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纳米酶

nanozyme

定义：一类既有纳米材料的独特性能，又有催化功能的模拟酶。既不同于天然酶，也不同于化学酶。由于其具有催化活性高、稳定而经济的特点，在医学检测、化工、食品、农业、环境监测与治理等多个领域得到广泛应用。如在过氧化氢存在下，磁性纳米粒、金属纳米粒、碳纳米材料等可以催化辣根过氧化物酶的底物产生反应，表现出类似过氧化物酶的活性。

学科：生物物理学_纳米生物学_纳米仿生学

相关名词：蛋白质 催化作用 纳米粒子

【延伸阅读】

酶是一类特殊蛋白质，在生物体内发挥着至关重要的催化作用，具有底物专一、高效、反应温和等特性。然而，天然酶在应用过程中往往因为容易变性、制备成本高、回收再利用率低等缺点而受到限制。2007年，我国科学家阎锡蕴院士等人发现四氧化三铁纳米粒子可作为过氧化物模拟酶，并提出了“纳米酶”概念。纳米酶，顾名思义，是一类既具有纳米材料的独特性能，又具备催化功能的模拟酶，由金属、金属氧化物、碳材料等纳米粒子构成，通过表面效应、尺寸效应等实现高效催化。

纳米酶通常有两种类型，一类是纳米材料本身具有的类似天然酶的催化活性，另一类是纳米材料起到载体的作用，将天然酶修饰在纳米材料上。根据原料的不同，纳米酶可分为金属基、非金属基、金属-有机骨架基等类型。根据催化作用不同，纳米酶可分为水解酶、氧化酶、还原酶等类型。

纳米酶的制备方法主要包括化学合成法、生物合成法和物理方法等，其中，化学合成法具有操作简便、产量高等优点，广泛应用于纳米酶的制备。常用的纳米酶化学合成法包括浸渍法、水热法、溶剂热法、共沉淀法等。

纳米酶具有与天然酶相似的催化性能，但基于其特殊的尺寸、形貌、表面修饰等纳米结构特点，纳米酶在高催化效率、高稳定性、可调控性、多酶活性、低成本、易于储存和易携带等方面具有显著优势，使其在很多领域展现出特殊应用潜力。

1.在医学领域，作为一种新型的生物催化剂，纳米酶在体外诊断和体内治疗方面都展现出独特的优势，如疾病诊断、药物输送、生物成像等。

2.在环境保护领域，某些纳米酶可以催化分解有机污染物，将其转化为无害的物质，还可以用于重金属离子的去除和回收以及废水处理、空气净化等，减少对环境的危害。

3.在食品加工领域，纳米酶被广泛应用于食品抗氧化保鲜、有害物质的检测等，保障食品安全。

4.在能源领域，纳米酶可以用于燃料电池的催化反应和太阳能电池的光电转换等。

5.在农业领域，纳米酶可以用于农药的降解、农药残留检测、土壤修复等。