Nanoenzim adalah nanomaterial katalitik dengan sifat seperti enzim dan memiliki keunggulan biaya rendah, stabilitas tinggi, aktivitas katalitik yang dapat disesuaikan, dan produksi massal yang mudah. Untuk alasan ini, mereka banyak digunakan dalam biosensing, perawatan dan perlindungan lingkungan. Namun, dibandingkan dengan enzim alami, kepadatan situs aktif nanozyme yang rendah terkait dengan aktivitas katalitik yang rendah.
Selain itu, komposisi elemen heterogen dan mekanisme katalitik kompleks yang diturunkan dari struktur faset sangat membatasi aplikasi nanoenzymes tradisional secara luas. Institut Kimia Terapan Changchun, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok Akademisi Dong Shaojun Tim peneliti terkemuka menemukan kelas baru nanozymes atom tunggal.
Ini menggabungkan teknologi atom tunggal paling canggih dengan situs aktif mirip enzim yang melekat. Para peneliti mensintesis nanozymes atom tunggal menggunakan pusat FeN5 terkoordinasi n aksial (FeN5 SA / CNF) yang dibatasi oleh nanobeams karbon. Perhitungan teoritis dan studi eksperimental menunjukkan bahwa aktivitas oksidatif tertinggi Fen5 SA / CNF ditentukan oleh situs aktif mirip enzim dan mekanisme katalitik. Pusat logam yang tersebar atom memaksimalkan efisiensi pemanfaatan atom dan kepadatan situs aktif.
Struktur koordinasi yang baik memberikan model eksperimental yang jelas untuk penelitian mekanisme. Hasil penelitian saat ini menunjukkan bahwa nanozymes atom tunggal mengatasi cacat utama dari nanozymes tradisional. Selain itu, simulasi situs aktif enzim alami tampaknya menjadi metode yang efektif untuk mensintesis nanozymes atom tunggal, dengan aktivitas tinggi dan mekanisme yang jelas.
- Diagram skematis situs Fe yang terdispersi atom di pusat aktif sel simulasi Crome P450, karakterisasi struktur atom, dan studi eksperimental dan teoritis tentang aktivitas nanoenzymes atom tunggal. Gambar: DONG Shaojun
Selain itu, kinerja katalitik dan mekanisme nanozymes atom tunggal terutama bergantung pada konfigurasi spasial dari pusat aktif, daripada ukuran, struktur atau permukaan pembawa. Oleh karena itu, dengan mengubah nanomaterial yang didukung, jenis situs aktif tertentu dapat diperluas ke aplikasi umum dengan mekanisme mirip enzim yang jelas. Penelitian yang diterbitkan dalam "Science Advances" menunjukkan bahwa definisi nanozymes atom tunggal memberikan perspektif baru untuk mekanisme katalitik dan desain nanozymes rasional, dan juga menunjukkan potensi besar untuk menjadi generasi nanozymes berikutnya. Teknologi nanoenzyme tradisional menghadapi tantangan besar dalam hal ukuran kompleks, komposisi, katalisis yang bergantung pada permukaan, dan kepadatan situs aktif yang rendah.
Kelas baru nanoenzim atom tunggal telah ditemukan. Ia memiliki situs aktif seperti enzim yang tersebar di bahan nano, yang secara signifikan meningkatkan kinerja katalitik dan mengungkapkan mekanisme kerjanya. Menggunakan katalisis oksidase sebagai reaksi model, studi eksperimental dan perhitungan teoritis menunjukkan bahwa perilaku katalitik dari nanozymes atom tunggal dan pusat aktif FeN5 yang dibatasi karbon nanofiber (FeN5 SA / CNF) mirip dengan heme koordinasi ligan aksial sitokrom P450 . Fen 5 SA / CNF memiliki gugus aktif yang jelas dan sinergi kunci, sehingga memiliki mekanisme dorongan elektron yang jelas, dan memiliki aktivitas mirip oksidasi tertinggi di antara nanoenzim lainnya (konstanta laju adalah 70 kali lipat dari Pt / C komersial. ) Dan berbagai macam aplikasi antibakteri.
- Apa anda mau mencobanya? Metode matematis untuk menghitung sifat lubang hitam menggunakan data gelombang gravitasi!
- Dua Jin dan Lima Hu Fengyun Mencatat 11 Nasehat Sejarah Wanita-Rumah Penerbitan Seni Rupa Heilongjiang 2015 Dilukis oleh Wang Yu