纳米酶是一类具有类酶催化活性的纳米材料。根据模拟酶种类的不同，纳米酶可划分为过氧化物纳米酶、氧化物纳米酶、超氧化物纳米酶、水解纳米酶等。其中，过氧化物纳米酶的研究最为广泛，且该纳米酶在多个领域有所应用。特别是在分析化学领域，过氧化物纳米酶可以实现对多种目标的检测，包括小分子、抗原、细胞等。然而，过氧化物纳米酶的分析性能一直依赖于其催化活性的高低。如何理性设计与制备高效纳米酶一直是一个挑战。

       天然酶表现出卓越的催化活性，主要是因为它们普遍采取了限域的结构。比如，辣根过氧化物酶通过将血红素辅因子限域到蛋白质的空腔内，从而实现活性的显著提升。进一步，酶也会被限域到细胞器等空腔内，从而实现高效的生物催化。受此启发，科学家们构筑了很多带有空腔结构的基底材料，比如碳纳米管、沸石以及金属有机框架（MOF）等。通过将分子催化剂抑或是纳米催化剂限域到这些空腔内，得以实现对催化反应的精细调控。在这些基底材料中，MOF具有独特的优势。由于MOF的有机配体与金属节点丰富可调，可以表现出不同大小的空腔结构以及不同的限域环境。
         受此启发，魏辉团队及其合作者构筑了一种细胞色素c（Cyt c）与PCN-222复合的过氧化物纳米酶，即Cyt c@PCN-222。将Cyt c限域到PCN-222纳米粒子的介孔中，Cyt c的类过氧化物酶活性得到显著的提高。同时，MOF的孔径对Cyt c的限域具有显著的影响，随着孔径的增大，Cyt c的负载率得到提高，PCN-222表现出最高的负载率。动力学结果表明，Cyt c活性的提高源于限域提高了其对双氧水的亲和性。该限域策略对活性的提高适用于多种底物。进一步，该团队构建了超灵敏的检测方法，展现出对双氧水极低的检测限（0.13 μM）。运用已构建的检测方法，发现超声仪器的日常使用会导致双氧水的形成，这为超声仪器的合理使用提供了一定的指导意义。
        相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.。
        论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202212438

南京大学魏辉课题组Chem. Soc. Rev.:新一代的人造酶——拥有酶特性的纳米材料

天然酶所存在的诸多问题（比如价格昂贵，稳定性低以及难以储存等）限制了他的使用，同时也刺激了多种人造酶的发展。在这些人造酶中，纳米酶被认为是新一代的酶类似物（拥有过氧化酶活性的磁性Fe3O4纳米粒子于2007年被发现）。在2013年发表的第一篇纳米酶的综述中，纳米酶被定义为拥有酶特性的纳米材料。受天然酶启发，纳米酶拥有很多天然酶所不具备的优点，比如价格低廉、稳定以及可大量制备。纳米材料独特的生化性质不仅赋予了纳米酶多种功能，还可以实现多种设计和广泛应用。在过去的五年中，得益于纳米技术、生物技术、催化科学和计算科学的迅速发展，拥有高性能酶活性的纳米材料获得了重大进展，包括控制酶活性、解释催化机理和扩展应用。目前为止，全世界有200多家研究机构在积极从事纳米酶研究，为其发展添砖加瓦。

南京大学魏辉教授课题组在Chem. Soc. Rev.上，发表了题为"Nanomaterials with enzyme-like characteristics (nanozymes): next-generation artificial enzyme (Ⅱ)"的综述。这篇综述覆盖了各种类型的纳米酶及其在生物传感、诊疗和环境补救中的应用。除此之外，纳米酶所面临的挑战和未来发展也在文章中被讨论。

总结了纳米酶在各个领域中的发展和进步，对其反应机理和催化性质调控进行了深入探索。通过科研工作者的不懈努力，纳米酶已经在生物传感、治疗和环境调节等方面取得了很好的应用。
Nanomaterials with enzyme-like characteristics (nanozymes): next-generation artificial enzyme (Ⅱ)
(Chem. Soc. Rev., 2018, DOI: 10.1039/c8cs00457a)

题目：纳米酶：下一代人工模拟酶
报告人：魏辉 教授
时间：2018年6月7日下午4:00
地点：湖南大学新化工楼D204


报告摘要：纳米酶（nanozymes，又称纳米模拟酶）是一类既具有纳米材料的独特性能，又具有生物催化功能的模拟酶。与天然酶及其它模拟酶相比较，纳米酶具有非常独特的优点。首先，其纳米材料的化学本质赋予了纳米酶多重功能（即除催化活性外还具有光学、电学、磁学等其它功能）；其次，其丰富的表面化学性质和高的比表面积使得纳米酶易于化学修饰和连接生物识别分子，便于构建特异的生物分析探针；此外，纳米酶的催化活性与其结构、组分、形貌、表面修饰层等密切相关，这为理性设计高效纳米酶提供了可能。这里将介绍我们在纳米酶的设计与构筑及在体外检测和活体分析应用等方面的相关进展。


报告人简介：魏辉，南京大学教授、博士生导师、青年##计划入选者、英国皇家化学会会士（Fellow of the Royal Society of Chemistry）、国家自然科学基金优秀青年基金项目获得者。2003 年本科毕业于南京大学化学系，期间在夏兴华教授组从事研究工作。同年进入中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室汪尔康院士组攻读研究生，2009 年毕业获博士学位。之后分别在陆艺教授与聂书明教授组从事博士后研究工作。2013 年加入南京大学现代工程与应用科学学院。自开展研究工作以来，在Nature Nanotechnology、ACS Nano、Analytical Chemistry、Chemical Science、Chemical Society Reviews等国际学术期刊上发表60余篇研究论文，论文被引用4000余次，H-指数为33。目前，研究工作集中在生物纳米功能材料（纳米酶）、生物纳米医学、生物分析与传感等方面。


欢迎各位老师及课题组研究生参加！