「ICBC2021」第十九次中國生物物理大會•納米酶分論壇會議視頻

2022年07月12日05:30:24 熱門 1638

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*本文首發於“納米酶Nanozymes”公眾號，2021年9月24日

*編輯：俞紀元

2021年7月24日，第十九次中國生物物理大會•納米酶分論壇在合肥成功舉辦。本次論壇的主題為“納米酶：新一代模擬酶的機遇與挑戰”。

納米酶是蘊含酶學特性的功能納米材料。自我國科學家閻錫蘊研究團隊於2007年報道首例四氧化三鐵納米酶以來，納米酶研究領域蓬勃發展，形成了納米酶研究新領域。

論壇由中國科學院院士、中國科學院生物物理研究所研究員閻錫蘊和中國科學院長春應用化學研究所研究員曲曉剛擔任主席。閻錫蘊院士、周如鴻教授、劉俊秋教授、高利增研究員、姜秀娥研究員、張曉東教授等參會並做邀請報告。

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報告人介紹

基於五月在長春召開的第一屆中國納米酶大會相關會議報告及學術交流，閻錫蘊院士對納米酶研究提出了新的思考，在本次會議上進行了題為“我對納米酶研究的一點思考”的報告。

以納米酶的發展歷程引出，閻錫蘊院士主要針對“納米酶的特點”、“ 納米酶的標準化”、“納米酶的自然屬性”、“模擬酶/新酶?” 四個方面對其新思考進行了闡述。

閻錫蘊院士對納米酶的特點進行了如下總結：

1。中國原創，發展迅速，無論從概念的提出還是成果的獲取，中國有關納米酶的研究水平均遠遠領先於歐美國家；

2。有相關的催化特徵，卻又不同於天然酶、不同於化學催化、不同於傳統模擬酶、不同於納米載體固定化酶，具有獨特優勢。

本次報告主要介紹了周教授團隊利用分子模擬和人工智能方法研究納米粒子與蛋白質相互作用的有關工作。

在QM，QM/MM，MD，FEP及Continuum Modeling等技術的基礎上，Multiscale Modeling經歷了從QM到MM再到Continuum的過程轉變，在葡萄糖檢測、神經元信號檢測、電極設計等方面有着突出的應用潛力。

報告講解了利用氧化石墨烯調控脂肪酶活性的具體方法，並利用圖片及動畫演示了酶固定及特定結構打開的過程，進一步從分子水平解釋了其性能改變的機理。此外，利用PEG對石墨烯進行改性，能夠實現較高水平的免疫應答，周如鴻教授進一步從細胞因子等方面對作用機理進行了了詳細介紹，並探討了該體系的生物安全性。

劉教授在本次報告中主要介紹了硒模擬酶方面的研究。他所在的團隊在用硒納米材料模擬GPx催化結構方面進行了多種研究。

在體內抗氧化過程中，谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)起到清除氫過氧化物的重要作用，其催化中心含硒代半胱氨酸，且結構有利於底物與催化中心結合。

酶在催化過程中，需要經過識別和催化兩個步驟。對仿酶的研究可以以其識別部位和催化部位的協同上入手做出突破。在識別步驟方面，通過設計與天然酶類似的底物識別位點，劉教授所在的團隊進一步提高了硒模擬酶的底物選擇性。在催化步驟方面，通過分子印跡實驗設計降低反應活化能的催化位點，利用鄰近效應，使用特定酶，抗體等可以識別谷胱甘肽的天然蛋白質進行底物識別，改造後人工硒酶達到了天然GPx水平。

本次報告高利增研究員主要介紹了硫化鐵納米酶的抗菌性能及其殺菌和協同增強機制，並分享了將其應用於膽囊炎、腸炎、燙傷治療的相關實例。

近幾年來，從發現納米酶抗菌活性，到設計智能響應、多功能納米酶材料體系，再到針對特定疾病感染類型來開發新型納米酶材料，對納米酶抗菌的研究正在蓬勃發展。研究團隊用四氧化三鐵納米酶模擬天然免疫酶催化殺菌，利用其過氧化物酶活性清除口腔生物膜、防治齲齒、抑制胞內沙門氏菌，利用其氧化酶活性催化滅活流感病毒並拓展到其他脂質囊膜類病毒。研究員們發現硫化鐵納米酶具有獨特的抗菌性能，揭示了其快速殺菌的機製為誘發細菌鐵死亡以及多硫的協同增強作用，並將其用於膽囊炎、腸炎、燙傷等治療。

本次報告主要介紹了幾項典型能夠克服腫瘤微環境不利限制的納米酶及其相關腫瘤診療應用。

癌症是目前人類死亡的主要原因之一，納米技術的發展為腫瘤治療帶來了新的希望，不僅能夠提高放療、化療等傳統療法的治療效率，而且開發了一系列無損、低毒的新型治療方法(PDT， PTT等)。但無論何種方法，它的治療效率都會受到腫瘤微環境(乏氧，微酸性，高含量ROS和GSH等特徵)的限制，而納米酶可以調控細胞的氧化還原代謝，從而提高腫瘤的診療效率。