人们想到的可能是蛋白质，核酸等具有催化作用的生物活性物质。人体内的几乎所有的生命活动都有酶的参与。生物酶的高效催化效率保障了生物体内时时刻刻都在进行快速的物质转化和能量代谢。例如，酒精在人体内的代谢过程主要依靠乙醇脱氢酶和乙/醛脱氢酶两种生物酶的参与。今天我们介绍的「纳米酶」，将进一步拓展酶的定义和范围。
 

无机的纳米颗粒也可以是酶

与许多伟大的发现相似，纳米酶的发现源自一次「失败」的实验。为了将纳米技术应用于生物医学，中科院生物物理所的阎锡蕴课题组将标记了辣根过氧化物酶的 CD146 抗体与四氧化三铁纳米颗粒结合，探索肿瘤诊断的新方法。由于抗体上连接了辣根过氧化物酶，所以可以使底物显色。然而结果呈现了一个「诡异」现象：作为阴性对照的磁纳米粒子不可思议地与过氧化物酶底物发生了反应。在反复验证并排除了一切可能会影响实验结果的因素后，最终表明四氧化三铁纳米颗粒确实具有类似于辣根过氧化物酶的性质，从而发现了纳米酶的存在。

2007 年，阎锡蕴团队的这项研究成果在 Nature Nanotechnology 发表，第一次从酶学的角度系统研究了无机纳米材料的酶学特性。英国皇家化学会会刊发表综述，认为这是酶学史上一个里程碑式的事件。可以说，纳米酶的发现，模糊了无机材料与有机生物的界限，促进了纳米科学与医学的交融。

从纳米酶 2007 年被初次发现至今，全球已有 31 个国家、375 个实验室发表过纳米酶相关的研究成果。自 2019 年起，纳米酶年发文量超过 1000 篇，2020 年发文 2500 余篇，2021 年超过了 4500 篇。大量纳米材料如金属纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒、碳基纳米材料和金属-有机框架，已被证明能够像天然酶一样发挥作用。

 

纳米酶的出现不仅改变了人们对酶的认识，更提供了广阔的应用价值

如有研究发现普鲁士蓝纳米颗粒 (PBNPs) 具有类 POD、CAT、超氧化物歧化酶（SOD）等多酶活性，并能够有效清除 ROS。此外，研究人员用四氧化三铁纳米酶标记抗体实现了对抗原的靶向检测，利用纳米酶检测抗原的技术已经被开发为试纸条，用来检测流感病毒、埃博拉病毒等病原体。

据报道目前纳米酶的研究热点主要集中在 7 个方面：自组装纳米载体与给药、碳基纳米材料及生物成像、纳米电化学生物传感器、过氧化物酶催化机制、铁基纳米酶与免疫检测、纳米酶参与化学发光、癌症检测与肿瘤治疗。不久的将来，纳米酶将会为人类的健康，能源的再生及环境的保护等做出更多贡献。
 

先丰纳米酶材料一览

类型	名称	利用的酶活性/机制
贵金属基	金纳米颗粒	POD,CAT,SOD,GOx
	铂纳米颗粒	POD,CAT,SOD
	钯纳米颗粒	CAT, SOD
金属化合物基	四氧化三铁	POD（酸性环境）,CAT（中性环境）
	二氧化铈	SOD,CAT,OXD
	普鲁士蓝	POD,CAT,SOD
	四氧化三钴	POD
	氧化铜	POD,OXD
	硫化铜	SOD,POD,CAT
	二氧化锰	POD,SOD,CAT
碳基	富勒烯及其衍生物	SOD,POD,核酸酶
	氧化石墨烯、石墨烯量子点等	POD
	单壁碳纳米管	POD