Enzyme artificielle - Artificial enzyme
Une enzyme artificielle est une molécule ou un ion organique synthétique qui recrée une fonction d'une enzyme. La zone promet de fournir une catalyse aux taux et à la sélectivité observés dans de nombreuses enzymes.
Histoire
La catalyse enzymatique des réactions chimiques se produit avec une sélectivité et une vitesse élevées. Le substrat est activé dans une petite partie de la macromolécule de l'enzyme appelée site actif . Là, la liaison d'un substrat proche de groupes fonctionnels dans l'enzyme provoque une catalyse par des effets dits de proximité. Il est possible de créer des catalyseurs similaires à partir de petites molécules en combinant la liaison au substrat avec des groupes fonctionnels catalytiques. Classiquement, les enzymes artificielles se lient aux substrats à l'aide de récepteurs tels que la cyclodextrine , les éthers couronne et le calixarène .
Les enzymes artificielles basées sur des acides aminés ou des peptides en tant que fragments moléculaires caractéristiques ont élargi le domaine des enzymes artificielles ou des imitateurs d'enzymes. Par exemple, les résidus histidine échafaudés imitent certaines métalloprotéines et enzymes telles que l' hémocyanine , la tyrosinase et la catéchol oxydase ).
Les enzymes artificielles ont été conçues à partir de zéro via une stratégie informatique utilisant Rosetta . En décembre 2014, il a été annoncé que des enzymes actives avaient été produites à partir de molécules artificielles qui n'existent nulle part dans la nature. En 2016, un chapitre de livre intitulé « Artificial Enzymes : The Next Wave » a été publié.
Nanozymes
Les nanozymes sont des nanomatériaux présentant des caractéristiques de type enzymatique. Ils ont été largement explorés pour diverses applications, telles que la biodétection, la bio-imagerie, le diagnostic et la thérapie des tumeurs, l'antibiofouling.
années 90
En 1996 et 1997, Dugan et al. ont découvert les activités d'imitation de la superoxyde dismutase (SOD) des dérivés du fullerène .
années 2000
Un article de « brève revue » est paru en 2005. Il attribuait le terme « nanozyme » à « l'analogie avec l'activité des polymères catalytiques (synzymes) », sur la base de « l'efficacité catalytique exceptionnelle de certaines des nanoparticules fonctionnelles synthétisées ». Le terme a été inventé l'année précédente par Flavio Manea, Florence Bodar Houillon, Lucia Pasquato et Paolo Scrimin. En 2006, la nanocérie (c'est-à-dire les nanoparticules de CeO 2 ) a été signalée comme observée, dans des expériences chez le rat, empêchant la dégénérescence rétinienne induite par les peroxydes intracellulaires (intermédiaires toxiques de l'oxygène réactif). Cela a été considéré comme indiquant une voie possible vers un traitement éventuel des causes de cécité. En 2007, l'activité intrinsèque de type peroxydase des nanoparticules ferromagnétiques a été signalée par Yan Xiyun et ses collègues comme suggérant un large éventail d'applications, par exemple, en médecine et en chimie environnementale, et les auteurs ont signalé un immunoessai basé sur cette propriété. Hui Wei et Erkang Wang (2008) ont ensuite utilisé cette propriété mimétique de nanoparticules magnétiques (MNP) facilement préparées pour démontrer des applications analytiques à des molécules bioactives, décrivant un dosage colorimétrique pour le peroxyde d'hydrogène ( H
2O
2) et une plateforme sensible et sélective pour la détection du glucose .
années 2010
Depuis 2016, des articles de synthèse paraissent chaque année dans diverses revues. Un traitement de la longueur d'un livre est paru en 2015, décrit comme fournissant « un large portrait des nanozymes dans le contexte de la recherche sur les enzymes artificielles », et un livre chinois de 2016 sur « l'ingénierie des enzymes » comprenait un chapitre sur les « nanozymes ».
Des applications colorimétriques du mimesis de la peroxydase dans différentes préparations ont été rapportées en 2010 et 2011, détectant respectivement le glucose (via l'oxyde de graphène modifié carboxyle) et les polymorphismes mononucléotidiques (via des nanofeuillets hybrides hémine-graphene, et sans étiquetage), avec des avantages à la fois cas de coût et de commodité. Une utilisation de la couleur pour visualiser les tissus tumoraux a été signalée en 2012, en utilisant le mimesis de la peroxydase de MNP recouvert d'une protéine qui reconnaît les cellules cancéreuses et s'y lie.
Toujours en 2012, il a été démontré que les nanofils de pentoxyde de vanadium (vanadia, V 2 O 5 ) suppriment l'encrassement biologique marin par mimétisme de la vanadium haloperoxydase, avec des avantages écologiques anticipés. Une étude menée dans un autre centre deux ans plus tard a rapporté V 2 O 5 montrant un mimétisme de la glutathion peroxydase, dans des cellules de mammifères in vitro, suggérant une future application thérapeutique. La même année, 2014, il a été signalé qu'un fullerène carboxylé (C3) était neuroprotecteur après une blessure dans un modèle primate in vivo de la maladie de Parkinson .
En 2015, un nanodispositif supramoléculaire a été proposé pour la régulation bioorthogonale d'un nanozyme de métal transitionnel, basé sur l'encapsulation du nanozyme dans une monocouche de nanoparticules d'or hydrophiles, en l'isolant alternativement du cytoplasme ou en permettant l'accès, selon une molécule réceptrice de garde contrôlée par la compétition espèces invitées ; le dispositif est de taille biomimétique et a été rapportée comme réussie à l'intérieur de la cellule vivante, le contrôle de pro- fluorophores et promédicament processus d' activation: il a été suggéré pour l' imagerie et des applications thérapeutiques. Un procédé facile pour produire du Cu(OH)
2supercages a été signalé, et une démonstration de leur mimétisme intrinsèque de la peroxydase. Un arrangement échafaudé « INAzyme » (« nanozyme intégré ») a été décrit, localisant l' hémine (un imitateur de la peroxydase) avec la glucose oxydase (GOx) à proximité d'un micron, fournissant une cascade d'enzymes rapide et efficace signalée comme la surveillance dynamique du glucose des cellules cérébrales cérébrales. in vivo . Une méthode d'ionisation de nanoparticules colloïdales stabilisées hydrophobes a été décrite, avec confirmation de leur mimétisme enzymatique en dispersion aqueuse.
Des essais sur le terrain ont été annoncés pour un test rapide de bandelette à faible coût amplifié par MNP pour le virus Ebola , en Afrique de l'Ouest. H
2O
2a été signalé comme déplaçant l'ADN marqueur, adsorbé sur la nanocérie, en solution, où il émet une fluorescence, fournissant un test de glucose très sensible. La nanocérie de type oxydase a été utilisée pour développer des essais biologiques autorégulés. Multi-enzyme imitant le bleu de Prusse a été développé pour la thérapeutique. Une revue sur les imitateurs enzymatiques basés sur le MOF a été publiée. L'histidine a été utilisée pour moduler les activités d'imitation de la peroxydase des nanoparticules d'oxyde de fer. Les activités d'imitation de la peroxydase des nanoparticules d'or ont été modulées via une stratégie supramoléculaire pour les réactions en cascade. Une stratégie d'empreinte moléculaire a été développée pour améliorer la sélectivité des nanozymes Fe3O4 avec une activité de type peroxydase. Une nouvelle stratégie a été développée pour améliorer l'activité d'imitation de la peroxydase des nanoparticules d'or en utilisant des électrons chauds. Les chercheurs ont conçu des nanozymes intégratifs à base de nanoparticules d'or (AuNPs) avec à la fois des activités d'imitation du SERS et de la peroxydase pour mesurer le glucose et le lactate dans les tissus vivants. L'activité imitant la cytochrome c oxydase des nanoparticules de Cu2O a été modulée en recevant des électrons du cytochrome c. Fe3O4 NPs ont été combinés avec de la glucose oxydase pour le traitement des tumeurs. Des nanozymes de dioxyde de manganèse ont été utilisés comme enveloppes cytoprotectrices. Mn3O4 Nanozyme pour la maladie de Parkinson (modèle cellulaire) a été signalé. L'élimination de l'héparine chez les rats vivants a été surveillée avec des imitateurs de peroxydase à base de MOF 2D et le peptide AG73. La glucose oxydase et les nanozymes d'oxyde de fer ont été encapsulés dans des hydrogels multi-compartiments pour des réactions en tandem incompatibles. Un biocapteur à nanoenzymes en cascade a été développé pour la détection d'Enterobacter sakazakii viables. Un nanozyme intégré de GOx@ZIF-8(NiPd) a été développé pour la catalyse en tandem. Des nanozymes à charge commutable ont été développés. Un nanozyme d'épissage d'ARN sélectif a été développé. Un numéro spécial sur les nanozymes dans Progress in Biochemistry and Biophysics a été publié. Des nanozymes Mn3O4 avec des activités de piégeage des ROS ont été développés pour l'anti-inflammation in vivo. Un concept intitulé « A Step into the Future – Applications of Nanoparticle Enzyme Mimics » a été proposé. Des activités d'oxydase et de type peroxydase dépendantes des facettes des nanoparticules de Pd ont été rapportées. Des nanostructures multibranches Au@Pt en tant que nanozymes bifonctionnelles ont été développées. Des nanozymes de carbone recouverts de ferritine ont été développés pour la thérapie catalytique des tumeurs. Les nanozymes CuO ont été développées pour tuer les bactéries de manière contrôlée par la lumière. L'activité enzymatique des NTC oxygénés a été étudiée. Des nanozymes ont été utilisés pour catalyser l'oxydation de la L-Tyrosine et de la L-Phénylalanine en dopachrome. Le nanozyme en tant qu'alternative émergente à l'enzyme naturelle pour la biodétection et l'immunodosage a été résumé. Un dosage standardisé a été proposé pour les nanozymes de type peroxydase. QD semi-conducteurs en tant que nucléases pour le clivage photo-induit sélectif de l'ADN. Des réseaux de capteurs à base de nanozymes 2D-MOF ont été construits pour détecter les phosphates et sonder leur hydrolyse enzymatique. Des nanomatériaux de carbone dopés N en tant qu'imitateurs spécifiques de la peroxydase ont été signalés. Des réseaux de capteurs Nanozyme ont été développés pour détecter les analytes de petites molécules aux protéines et aux cellules. Un nanozyme d'oxyde de cuivre pour la maladie de Parkinson a été signalé. Des vésicules nanozymatiques semblables à des exosomes pour l'imagerie tumorale ont été développées. Une revue complète sur les nanozymes a été publiée par Chemical Society Reviews. Un rapport d'étape sur les nanozymes a été publié. Par exemple, l'occupation en tant que descripteur efficace a été développée pour l'activité catalytique des imitateurs de peroxydase à base d'oxyde de pérovskite. Une revue chimique sur les nanozymes a été publiée. Une stratégie à un seul atome a été utilisée pour développer des nanozymes. Un nanozyme pour la photocatalyse en cascade bioinspirée sans métal a été signalé. Une revue didactique sur les nanozymes a été publiée par Chemical Society Reviews. Des réactions en cascade de nanozymes pour convertir le CO2 en ressources précieuses ont été signalées. Des nanoclusters d'or de type peroxydase pouvant être éliminés par les reins ont été utilisés pour la surveillance de la maladie in vivo. Le nanozyme hybride cuivre/carbone a été développé pour la thérapie antibactérienne. Un nanozyme de ferritine a été développé pour traiter le paludisme cérébral. Une revue sur les nanozymes a été publiée dans Acc. Chem. Rés. Une nouvelle stratégie appelée effet de contrainte a été développée pour moduler l'activité des nanozymes métalliques. Des nanozymes de bleu de Prusse ont été utilisés pour détecter le sulfure d'hydrogène (H2S) dans le cerveau de rats vivants. CeO2 de type photolyase a été signalé. Un éditorial sur les nanozymes "Les nanozymes peuvent-ils avoir un impact sur la détection ?" a été publié.
années 2020
Un nanozyme à un seul atome a été développé pour la gestion du sepsis. Le nanozyme à un seul atome auto-assemblé a été développé pour le traitement par thérapie photodynamique de la tumeur. Un nanozyme commutable par ultrasons contre une infection bactérienne multirésistante a été signalé. Un perturbateur de l'homéostasie H2O2 à base de nanoenzymes pour le traitement chimiodynamique des tumeurs a été signalé. Un nanozyme d'oxyde d'iridium pour la réaction en cascade a été développé pour le traitement des tumeurs. Un livre intitulé Nanozymology a été publié. La nanoéponge piégeant les radicaux libres a été conçue pour l'AVC ischémique. Une mini-revue sur les nanozymes à base de conjugués d'or. Des nanofeuillets de SnSe comme imitateurs de déshydrogénase ont été développés. Il a été rapporté que l'imitation de la topoisomérase I à base de points de carbone clivait l'ADN. Des réseaux de capteurs nanozymatiques ont été développés pour détecter les pesticides. Des nanozymes bioorthogonales ont été utilisées pour traiter les biofilms bactériens. Le nanozyme de rhodium a été utilisé pour traiter les maladies du côlon. Le nanozyme Fe-NC a été développé pour étudier les interactions médicamenteuses. Le nanozyme polymère a été développé pour une seconde ferrothérapie photothermique dans le proche infrarouge. Cu5.4O nanozyme a été signalé pour la thérapie anti-inflammatoire. CeO2@ZIF-8 nanozyme a été développé pour traiter les blessures induites par la reperfusion dans les accidents vasculaires cérébraux ischémiques. L'activité de type peroxydase de Fe3O4 a été explorée pour étudier la cinétique électrocatalytique au niveau d'une seule molécule/une seule particule. Le nanozyme Cu-TA a été fabriqué pour éliminer les ROS de la fumée de cigarette. Il a été rapporté que le nanocluster de cuivre de type métalloenzyme avait des activités anticancéreuses et d'imagerie simultanément. Un nanozyme intégré a été développé pour la thérapie anti-inflammatoire. Une activité catalytique de type enzyme améliorée a été signalée dans des conditions de non-équilibre pour les nanoenzymes d'or. Une méthode DFT a été proposée pour prédire les activités des nanozymes de type peroxydase. Un nanozyme hydrolytique a été développé pour construire un immunocapteur. Un nanozyme administré par voie orale a été développé pour le traitement des maladies inflammatoires de l'intestin . Une stratégie d'ingénierie de l'activité dépendante du ligand a été signalée pour développer un nanozyme à structure métal-organique imitant la glutathion peroxydase MIL-47 (V) pour la thérapie. Le nanozyme à site unique a été développé pour le traitement des tumeurs. Le nanozyme de type SOD a été développé pour réguler la fonction des mitochondries et des cellules neurales. La cage de coordination Pd12 en tant que nanozyme de type oxydase photorégulée a été développée. Un nanozyme de type NADPH oxydase a été développé. Un nanozyme de type catalase a été développé pour le traitement des tumeurs. Un nanozyme adhésif riche en défauts de bisulfure de molybdène/oxyde de graphène réduit a été développé pour un effet antibactérien. Un nanozyme MOF@COF a été développé pour l'anti-bactérien. Des nanozymes plasmoniques ont été signalés. Le nanozyme sensible au microenvironnement tumoral a été développé pour le traitement des tumeurs. Une méthode inspirée de l'ingénierie des protéines a été développée pour concevoir des nanozymes hautement actifs. Un éditorial sur la définition des nanozymes a été publié. Une thérapie nanozymatique pour l'hyperuricémie et l'AVC ischémique a été développée. Une perspective sur les enzymes artificielles ainsi que sur les nanozymes a été publiée par Chemistry World. Une revue sur les catalyseurs à atome unique, y compris les nanozymes à atome unique, a été publiée. Des nanostructures à texture de surface (MTex) à base d'oxyde de FeCo mixte de type peroxydase ont été utilisées pour l'éradication du biofilm. Un nanozyme avec une meilleure cinétique que la peroxydase naturelle a été développé. Un nanozyme auto-protecteur a été développé pour la maladie d'Alzheimer. CuSe nanozymes a été développé pour traiter la maladie de Parkinson. Un nanozyme à base de nanocluster a été développé. Des nanoparticules d'or de type glucose oxydase combinées à du cyclodextrane ont été utilisées pour la catalyse chirale. Une monooxygénase de cuivre binucléaire artificielle dans un MOF a été développée. Une revue sur la conception hautement efficace des nanozymes a été publiée. Des imitateurs de Ni-Pt peroxydase ont été développés pour la bioanalyse. Il a été rapporté qu'un nanozyme à base de POM protégeait les cellules du stress des ROS. Une stratégie de déclenchement a été utilisée pour préparer des nanozymes sélectifs. Un nanozyme à un seul atome de Mn a été développé pour le traitement des tumeurs. Un nanozyme graphitique de type oxydase sensible au pH a été développé pour tuer sélectivement Helicobacter pylori. Un nanozyme à atome unique centré sur FeN3P a été développé. L'activité de type peroxydase et catalase des nanozymes d'or a été modulée. Nanozymes Graphdiyne-oxyde de cérium pour la radiothérapie du cancer de l'œsophage. L'ingénierie des défauts a été utilisée pour développer des nanozymes pour le traitement des tumeurs. Un livre intitulé "Nanozymes for Environmental Engineering" a été publié. Le nanozyme à atome unique de Pd a été développé pour le traitement des tumeurs. Un nanozyme de type HRP a été développé pour le traitement des tumeurs. Le mécanisme du nanozyme de type GOx a été rapporté. Un compte rendu sur les nanozymes a été publié. Une étude de mécanisme sur le nanozyme de type nanonucléase a été rapportée. Une perspective sur la définition des nanozymes a été publiée. Des aptananozymes ont été développés. Les micro-aiguilles chargées en nanozyme Ceria ont aidé la repousse des cheveux. Un nanozyme de Pt de type catalase a été utilisé pour l'analyse de petites vésicules extracellulaires. Un livre sur Nanozymes: Advances and Applications a été publié par CRC Press. Une revue sur le renouvellement catalytique des nanozymes a été publiée. Un nanozyme a été développé pour l'imagerie moléculaire ratiométrique. Un nanozyme photoactivable Fe3O4/Ag/Bi2MoO6 a été développé pour le traitement du cancer. Co/C comme imitant la NADH oxydase a été signalé.