无创治疗新突破!科学家揭示近红外和红外光可用作控制酶的催化剂

   小金工        

2021年3月19日,圣保罗大学化学研究所进行的研究表明,近红外和红外光可用作控制酶的催化剂,这项工作对帕金森氏病和阿尔茨海默氏病等疾病的无创治疗具有重要意义。


圣保罗的研究人员研究了固定在由红外激光辐射控制的金纳米颗粒上的酶的活性。该过程称为等离子体生物催化。通过将酶固定在纳米颗粒的表面上,可以用光对酶进行远程控制,然后在纳米颗粒的表面上用激光照射酶。纳米粒子吸收能量并将其以热或电子效应的形式释放回去,从而触发或增强酶的催化活性。


无创治疗新突破!科学家揭示近红外和红外光可用作控制酶的催化剂


研究的主要作者,圣保罗大学的博士后Heloise Ribeiro de Barros指出,该研究小组使用脂肪酶(CALB)作为模型酶,并将其固定在球形和星形金纳米颗粒上,红外激光以无创方式加速了酶的活性。


研究表明,不仅是材料的成分,还有几何形状也影响着纳米颗粒对酶的作用。


Ribeiro de Barros说:“当脂肪酶固定在金纳米星上时,酶活性显着增强,增加了58%。相比之下,金纳米球的增长幅度要小得多,仅为13%。”


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里贝罗·德·巴罗斯(Ribeiro de Barros)指出,更大的增加对应于纳米星表面之间的共振效应和来自激光的辐射。


这里考虑的大小是局部表面等离子体共振(LSPR)。纳米球的LSPR在525 nm处吸收,而纳米星在700 nm处吸收,更接近红外激光波长(808 nm)。


Ribeiro de Barros说:“入射光引发了金纳米颗粒中能量驱动的过程,例如温度升高或电子效应,这会影响固定在其表面上的酶的性质。有可能得出结论,LSPR激发促进了金纳米星表面的局部光热加热导致脂肪酶的生物催化作用增强。该结论可以扩展到酶和等离子体纳米颗粒的其他组合。”


该技术具有广泛的潜在应用,包括生物催化以加速工业规模的化学反应和对致病酶的体内控制。


“从医学的角度来看,这项研究的主要目的是在不远的将来指出无需侵入性手术的疾病解决方案,而需要采用特定的时空方法来避免当前方法的副作用,” Ribeiro德巴罗斯说。


该研究发表在ACS Catalysis上。



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