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2022/11/20

澳门银银河4936:我校双聘院士阎锡蕴教授提出的“纳米酶”概念及其研究工作入选IUPAC“2022年度化学领域十大新兴技术”

环境与化学工程学院 屈年瑞 康养产业技术研究院 张宁

【新闻中心讯】近日,国际纯粹和应用化学联合会(International Union of Pure and Applied Chemistry,以下简称“IUPAC”)公布了“2022年度化学领域十大新兴技术(Top Ten Emerging Technologies in Chemistry 2022)”名单。我校双聘院士阎锡蕴教授所提出的“纳米酶”概念及其相关研究工作位列其中。

纳米技术是开发COVID-19疫苗的关键,其在医疗保健和生物医学领域应用的可能性已经很明确。许多相关技术引起了研究人员的广泛关注,其中包括纳米酶、具有天然酶特性的纳米材料等。纳米酶是在实验室按需设计出来的,因此在稳定性、可回收性和成本方面具有显著优势。与仅能在特定温度和pH值起作用的天然酶不同,纳米酶能够在恶劣的条件下持久、安全而稳定地发挥作用。

中国科学院生物物理研究所阎锡蕴院士团队发现某些纳米粒子自然表现出类似天然酶的活性(Nature Nanotech, 2007, 2, 577-583)。这引发了研究人员对一个全新领域的广泛关注,在美国、欧洲和亚洲的一些商业企业均取得了非常显著的进展。纳米酶的另一个优势是它的可设计性。化学家使用各种分子来修饰纳米酶,以改变其特性,使其超越经典的催化能力。纳米材料具有独特的性质,可被多种功能化,并应用于生物分析、诊断、治疗、传感、水处理等领域。纳米酶最具吸引力的应用方向之一是开发新型实时诊断技术,该技术有望满足世界卫生组织(WHO)的关键需求。实时诊断策略应符合ASSURED标准,包括经济实惠、敏感、内容详细、用户友好、诊断快速等。纳米酶可以满足不同的检测技术需求,包括电化学、荧光、比色和免疫分析;此外,纳米酶技术实现了小型化和长期稳定性,这两项性能与当前最先进的技术相比,均是非常重要的进步。与此同时,纳米酶具有良好的生物相容性,使其能够安全地应用在生物成像和病原体检测等医疗卫生领域。

此外,纳米酶已经在一些疾病的治疗中应用,因为纳米酶能够催化消除活性氧和活性氮,这两种物质与衰老、炎症、不孕症、神经退行性疾病和癌症息息相关;纳米酶还具有促进干细胞生长的特性,这对组织工程及其他治疗均具有十分重要的价值;除了生物医学领域,纳米酶也为水处理和消除污染提供了新的解决方案,其符合联合国可持续发展目标第6、14和15条,所有这些均与环境净化有关。其中,一个十分有趣的应用是铁基纳米酶的可回收性,在净化污染介质后,借助铁基纳米酶的磁性,可以很容易地将其从溶液中回收,便于后续的处理和再利用;此外,研究人员还设计了基于金、铈、铂和汞纳米酶的逻辑门——这可以促进计算机向小型化发展。纳米酶能够弥补天然酶和人造酶的一些缺陷,使其很快在诸多领域展现出新的性能和应用前景。

阎锡蕴,中国科学院院士、中国科学院生物物理研究所研究员。研究方向为肿瘤生物学与纳米生物学。作为创始人,她主持了“纳米酶”香山会议,建立了“中国科学院纳米酶工程实验室”和“中国生物物理学会纳米酶分会”。带领的团队提出了纳米酶新概念,揭示了无机纳米材料的酶学特性,制定了纳米酶术语和标准化,发明了纳米酶新技术,开拓了纳米酶研究新领域。基于纳米酶的双功能特点,团队巧妙设计了多项纳米酶新技术,科研成果相继发表于Nature Nanotech,Nature Commun,Blood,PNAS等杂志,授权发明专利40余件,部分专利已经在美国、日本及欧洲获得授权,并实现成果转化。阎锡蕴院士入选2022年度全球“高被引科学家”榜单。

国际纯粹和应用化学联合会(International Union of Pure and Applied Chemistry,以下简称“IUPAC”)是一个国际性的非政府和非营利性科学组织,于1919年创建于法国巴黎。作为国际科学理事会(ISC)的成员组织,IUPAC是全球最大、最具权威性的化学组织,致力于制定化学命名、术语(包括元素周期表中新元素的命名)、标准化测量方法及其他重要数据评估等。(编辑 褚玉晶)

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