纳米酶：小身材突破细瓶颈

材料进行抗原的检测时发现了一个“诡异”的现象：有磁力的四氧化三铁（俗称磁铁）制成纳米颗粒后，在人体组织中可以吸引带有电荷的抗原分子，并且可以使抗原变色。而使抗原变色原本需要加入辣根过氧化物酶才会发生，单独的磁铁纳米颗粒竟然也能做到！

磁铁是无机物，怎么会具有酶的催化活性？开始，研究人员认为这可能是反应体系中某种成分被污染所致，于是轮番更换各种试剂，不断重复实验，但结果依然如此。

这让从事这项实验的博士研究生高利增很苦恼，觉得自己的课题走进了死胡同。而阎锡蕴并没有轻易放弃，她又找来两名学生，和高利增一起背靠背重复该实验：结果仍然一样！这时，在排除了各种可能性之后，只剩下唯一的解释：纳米级的磁铁颗粒可能具有与辣根过氧化物酶同样的催化活性。

阎锡蕴带着这个大胆的假设去请教化学家和材料学家，起初大家都不敢相信，并对此提出很多质疑。为此，她和她的学生们从酶学角度，系统对比研究了磁铁纳米颗粒与天然的辣根过氧化物酶，最终证明了它们具有同样的催化效率和催化机理。这项成果在《自然—纳米技术》杂志上发表之后，立刻引起了材料、化学和生物等多领域的研究者高度关注。英国皇家化学会刊发表综述，认为这是酶学史上一个里程碑式的事件，纳米酶不仅克服了长期以来天然酶容易失活，多数模拟酶催化效率不高的问题，还为模拟酶研究提供了新思想和新材料。

纳米酶带来新曙光

顾名思义，纳米酶是一类既有纳米材料的独特性能，又有催化功能的模拟酶。自从四氧化三铁（磁铁）纳米酶被发现以来，人们陆续发现了许多金属氧化物纳米酶和非金属纳米酶，如二氧化钛纳米颗粒、氧化铜纳米颗粒、碳纳米点、氧化石墨烯（石墨烯是一種由碳原子组成的碳纳米材料。）等都具有催化活性。纳米酶之所以被认为具有类酶催化效应，不仅仅是因为它有着高效的催化活性，可以像生物酶一样催化相同的化学反应，更是因为它可以像生物酶一样在常温常压条件下高效地催化化学反应。

与生物酶相比，纳米酶作为一种无机颗粒，在高温高压和酸碱条件下都不会变性，在工厂里还可以批量生产，所以它的催化特性被发现以来，在化工、农业、医学、环境等多个领域都可看到它的身影：四氧化三铁纳米酶制成的试纸条，滴上一滴血液就可以看出病人身上的病毒有多少。二氧化钛纳米酶喷洒到植物的叶片上，可以提高植物进行光合作用的速度，还有消毒杀菌能力，大大降低了植物的发病率。

纳米酶的更新换代

纳米酶被发现以来，引起了多个领域科学家的兴趣和高度重视，越来越多的科学家开始研究和应用纳米酶。除了寻找更多种类的纳米酶以外，改造纳米酶，拓宽它的作用范围也让科学家们乐此不疲。

例如用DNA和磁氧化铁结合的纳米酶，可以检测环境中的汞离子，如果环境中有汞离子，DNA结合了汞离子就会离开纳米酶，纳米酶就会发生作用，使底物（底物就是能和特异的酶结合的物质）变色，这样就可以检测到汞离子的存在。

将能特异识别肿瘤细胞的铁蛋白（含铁蛋白质，恶性肿瘤标志物之一）和氧化铁纳米酶结合，既可以定位肿瘤细胞，还能使它显色现形。

天然的纳米酶选择性比较差，比如具有分解过氧化氢作用的纳米酶，在没有过氧化氢的情况下它们会产生氧化作用，使底物变色，这使我们无法精确检测过氧化氢。科学家将氮和硼一起掺杂到石墨烯中，得到了只会分解过氧化氢而没有氧化作用的新型纳米酶，这种有选择性的纳米酶提高了检测的准确性，可以用于阿尔茨海默病的早期诊断。

纳米酶产业方兴未艾，它作为生物酶的“双生兄弟”，未来极有可能取代现有的生物酶，大展身手，让我们拭目以待。

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