贵金属基纳米酶的研究进展

doi:10.7503/cjcu20200591

摘要/Abstract

摘要：

贵金属纳米材料在纳米尺度具有独特的光学、电学性质及优异的催化性能, 是一类重要的功能纳米材料. 基于贵金属材料的纳米酶研究是贵金属纳米材料在生物医学领域的一个前沿研究方向. 贵金属基纳米酶具有特殊的光学性质、较好的化学稳定性、可调控的类酶活性及良好的生物相容性, 是目前纳米生物医学领域的热点研究材料. 本文总结了贵金属基纳米酶的活性种类、活性机理、活性调控以及在生物医学等领域的潜在应用.

关键词: 贵金属, 纳米酶, 催化, 检测, 疾病诊疗

Abstract:

Noble metal nanomaterials are a kind of special nanomaterials with unique optical， electrical， and catalytic properties. The noble metal-based nanozymes are a new research frontier of noble metal nanomaterials in biomedical field. Noble metal-based nanozymes possess good stability， controllable enzyme-like activity， multiple enzyme-like activities， and excellent biocompatibility and hold great potential in biomedical applications. In this review， we summarized the enzyme mimic types， enzyme catalytic mechanisms， activity regulation， and potential biomedical applications of noble metal-based nanozymes.

Key words: Noble metal, Nanozyme, Catalysis, Detection, Disease theranostics

中图分类号:

O614

TrendMD:

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图/表 8

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Fig.3 Predicted catalytic mechanisms via theoretical calculation(A) pH?switchable POD?like and CAT?like activities[39]. Copyright 2015, Elsevier. (B) Calculated reaction energy profiles for H2O2 decomposition on Au(111) surface under different pH conditions[39]. Copyright 2015, Elsevier. (C) Energy?based model for the activation of 3O2[57]. Copyright 2015, American Chemical Society. (D) Rearrangements of two HO2· groups on Au(111) surface[57]. Copyright 2015, American Chemical Society. (E) Typical enzyme mimetic activities of metals and alloys. S and Sox stand for organic substrates and oxidized organic substrates, respectively[57]. Copyright 2015, American Chemical Society.

Fig.4 Nanozyme activity regulation(A) Size?dependent oxidase?like activity of the AuNPs for ECL?based immunoassay conducted on screen?printed electrode(SPE) chips[62]. Copyright 2018, American Chemical Society. (B) Shape?dependent nanozyme activity of Pd nanocrystals for cytoprotection via ROS?scavenging[63]. Copyright 2016, American Chemical Society. (C) Composition?dependent enzymatic activity of branched AgPdNCs[9]. Copyright 2010, American Chemical Society. (D) Pd/Pt ratio?modulated oxidase?like activity Au@PdPt NRs[66]. Copyright 2011, American Chemical Society.

Fig.5 Surface chemistry modification and formation of hybrid nanozymes(A) Detection of heparin and heparinase based on enhanced electrostatic interaction between AuNCs and TMB[68]. Copyright 2018, American Chemical Society. (B) Effect of purine derivatives on the peroxidase?like activity of AuNPs[14]. Copyright 2018, Elsevier. (C) Enhancing a specific enzyme activity by atomic layer deposition of Fe2O3 on Pt/CNTs nanozyme[75]. Copyright 2020, Elsevier. (D) GO?AuNCs hybrid mimicking natural enzyme structure[76]. Copyright 2013, Wiley?VCH.

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Fig.7 Detection applications(A) Pb2+ sensing based on Pb2+?induced accelerating oxidation of TMB by H2O2 using Au?NCs as a peroxidase mimic[83]. Copyright 2017, the Royal Society of Chemistry. (B) Detection of glucose using the coupling reaction of glucose oxidase and Pt nanoclusters[86]. Copyright 2017, American Chemical Society. (C) Colorimetric aptasensor for ricin based on POD?like activity of AuNPs[91]. Copyright 2015, the Royal Society of Chemistry. (D) K?562 cell assay based on POD?like activity of Pd@AuNPs[94]. Copyright 2014, the Royal Society of Chemistry.

Fig.8 Applications in antibacterial, anticancer, and antioxidant treatments(A) UsAuNPs/MOFs hybrid with POD?like activity for antibacterial therapy[72]. Copyright 2020, Wiley?VCH. (B) PLGA/DOX@PDA?Au?PEG for anticancer therapy[102]. Copyright 2018, American Chemical Society. (C) an oxygen self?supplied nanodelivery system based on Au@ZIF?8 for in vivo PDT[103]. Copyright 2019, Royal Society of Chemistry. (D) Pt?NP as enzyme mimics for counteracting excitotoxicity[105]. Copyright 2018, American Chemical Society.

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