? ?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)報道了具有葡萄糖氧化酶樣活性的納米酶，目前有許多測定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)確的檢測方法O2?-仍然是一個挑戰(zhàn)。電化學(xué)檢測是當(dāng)前常用的方法，提供操作簡單、實時監(jiān)測、高靈敏度、便攜性和體內(nèi)檢測。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傳感器的缺點帶來了新的機遇，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)整模擬酶傳感器的微觀結(jié)構(gòu)并提高其靈敏度和選擇性仍然存在問題。

基于納米酶的檢測方法可用于檢測各種分子，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量底物的顏色或熒光變化來測定，也可用于測定其他分析物，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)機理以及高靈敏度，因此探頭的正確設(shè)計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的理化性質(zhì)的分析物會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，納米酶已成功地用于檢測重金屬離子。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定的已發(fā)表論文的統(tǒng)計數(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，這揭示了基于金屬納米酶的測定的重要性。

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)廢物的無控制排放已經(jīng)對全世界的環(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)場條件下操作。最近，由于基于金屬納米酶的檢測方法具有便攜性、簡單性和高靈敏度，可檢測到低至萬億分之一(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)可使用非常簡單的儀器(例如紫外可見吸收分光光度計)在現(xiàn)場進(jìn)行快速且廉價的篩查，因此方便在現(xiàn)場操作中使用，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，主要將討論重點放在不同類型的目標(biāo)識別和抑制/增強機制上，以及它們對目標(biāo)金屬離子檢測中的催化活性的響應(yīng)、設(shè)計策略、挑戰(zhàn)和未來展望。

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...的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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