? ?天然酶是大分子生物催化劑，主要由蛋白質(zhì)組成，而其中少數(shù)酶是核酸分子，對(duì)于代謝和分解至關(guān)重要。在仿生環(huán)境中，酶還可以催化生命系統(tǒng)外部的特定生化反應(yīng)；因此，它們被廣泛用于酶促生物燃料電池和生物傳感應(yīng)用。但是，天然酶容易變性，并且存在一些局限性，例如成本高、穩(wěn)定性低以及難以儲(chǔ)存。為了克服這些局限性，已開發(fā)出酶促納米材料(納米酶)作為天然酶的低成本且高度穩(wěn)定的替代品。自首次報(bào)道的Fe3O4具有類似于辣根過氧化物酶(HRP)等天然過氧化物酶活性的磁性納米顆粒(MNP)，從而為基于納米材料的人工酶(納米酶)領(lǐng)域的發(fā)展打開了大門。納米酶是基于金屬、金屬氧化物、雙金屬、碳以及具有酶模擬催化特性的雜化物的納米材料。值得注意的是，相對(duì)于單組分納米材料，雙金屬納米酶和雜化納米酶具有出色的催化活性和穩(wěn)定性。通常，納米酶分為兩類：氧化還原酶家族和水解酶家族。氧化還原酶家族的典型成員是氧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶、超氧化物歧化酶和硝酸鹽還原酶、而水解酶家族由核酸酶、酯酶、磷酸酶和蛋白酶組成。例如，已證明納米酶具有類似過氧化物酶的特性以催化底物的氧化，例如3,3'，5,5'-四甲基聯(lián)苯胺(TMB)、鄰苯二胺、2,2'-疊氮基雙( 3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)和Amplex Red(AR)在H2O2存在下產(chǎn)生彩色或熒光產(chǎn)物。也已經(jīng)報(bào)道了具有葡萄糖氧化酶樣活性的納米酶，目前有許多測(cè)定O2 ?的方法，例如熒光分光光度法、化學(xué)發(fā)光法、電子自旋共振法、色譜法等。然而，由于半衰期短、復(fù)雜的氧化物質(zhì)以及快速變化的O2?-濃度，原位、可靠、快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)方法O2?-仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。電化學(xué)檢測(cè)是當(dāng)前常用的方法，提供操作簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、高靈敏度、便攜性和體內(nèi)檢測(cè)。然而，基于生物酶的電化學(xué)傳感器易受環(huán)境因素(常見的底物、抑制劑和pH等)的影響，并且重現(xiàn)性差和成本高。納米模擬酶為克服基于生物酶?jìng)鞲衅鞯娜秉c(diǎn)帶來(lái)了新的機(jī)遇，該傳感器不僅具有出色的穩(wěn)定性，而且具有出色的催化活性。然而，調(diào)整模擬酶?jìng)鞲衅鞯奈⒂^結(jié)構(gòu)并提高其靈敏度和選擇性仍然存在問題。

基于納米酶的檢測(cè)方法可用于檢測(cè)各種分子，例如H2O2、葡萄糖、蛋白質(zhì)、精胺、金屬離子、陰離子、癌細(xì)胞和病原以及用作抗菌材料。H2O2的濃度可通過直接測(cè)量底物的顏色或熒光變化來(lái)測(cè)定，也可用于測(cè)定其他分析物，例如葡萄糖，其中氧化產(chǎn)物為H2O2。此外，許多傳統(tǒng)的酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(ELISA)中的天然酶可用納米酶代替，并且在某些情況下其抗原檢測(cè)性能與傳統(tǒng)ELISA系統(tǒng)相當(dāng)或更好。由于它們的比色或熒光反應(yīng)機(jī)理以及高靈敏度，因此探頭的正確設(shè)計(jì)可以通過肉眼確定分析物。納米酶的表面修飾不僅可以調(diào)節(jié)模擬酶的特性，還可以控制它們與不同分析物的相互作用。可以對(duì)納米酶的表面改性進(jìn)行綜述，以調(diào)節(jié)氧化鐵、氧化鈰和金納米顆粒以及氧化石墨烯在各種應(yīng)用中的酶模擬活性。可以與納米酶相互作用并改變活性位點(diǎn)的理化性質(zhì)的分析物會(huì)大大改變其酶模擬活性。納米酶的模擬酶活性的變化可用于該分析物的特異性定量。重金屬離子可通過金屬與金屬的相互作用(例如嗜酸性相互作用、表面配體、與含硫或氧的納米酶的化學(xué)鍵、靜電相互作用和復(fù)合物的形成與金屬基納米酶相互作用，這可能導(dǎo)致模擬酶活性的變化。因此，近年來(lái)，納米酶已成功地用于檢測(cè)重金屬離子。圖.1總結(jié)了2007年至2019年中基于金屬納米酶的重金屬離子測(cè)定的已發(fā)表論文的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。發(fā)現(xiàn)了大約137條記錄(不包括綜述)，并且出版物的數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)，這揭示了基于金屬納米酶的測(cè)定的重要性。

大規(guī)模的采礦、制造業(yè)、地下水的開采，地下水位的枯竭以及工業(yè)廢物的無(wú)控制排放已經(jīng)對(duì)全世界的環(huán)境造成了嚴(yán)重的重金屬離子污染。因此，不可避免地需要快速檢測(cè)這些有毒金屬離子。然而，常規(guī)方法需要復(fù)雜的儀器和熟練的人力，并且難以在現(xiàn)場(chǎng)條件下操作。最近，由于基于金屬納米酶的檢測(cè)方法具有便攜性、簡(jiǎn)單性和高靈敏度，可檢測(cè)到低至萬(wàn)億分之一(ppt)的金屬離子濃度，因此已被發(fā)現(xiàn)可以替代傳統(tǒng)方法。基于金屬納米酶的重金屬離子系統(tǒng)可使用非常簡(jiǎn)單的儀器(例如紫外可見吸收分光光度計(jì))在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速且廉價(jià)的篩查，因此方便在現(xiàn)場(chǎng)操作中使用，尤其是在世界偏遠(yuǎn)地區(qū)。基于納米酶的傳感器的傳感機(jī)制高度依賴于其表面特性以及與特定金屬離子物種的特定相互作用。與基于天然酶的分析不同，這種方法經(jīng)常遇到選擇性問題。因此，在本綜述中，主要將討論重點(diǎn)放在不同類型的目標(biāo)識(shí)別和抑制/增強(qiáng)機(jī)制上，以及它們對(duì)目標(biāo)金屬離子檢測(cè)中的催化活性的響應(yīng)、設(shè)計(jì)策略、挑戰(zhàn)和未來(lái)展望。

這一成果發(fā)表在J. Hazard. Mater.上。標(biāo)題為“A review on metal nanozyme-basedsensing of heavy metal ions: Challenges and future perspectives” DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.123397

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的纳米颗粒C语言数值模拟_J.Hazard. Mater.当“金属纳米酶”邂逅“重金属离子”：机遇与挑战...的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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