纳米催化剂能够远程控制活细胞中的化学反应

宗政以明
导读 人体生物反应中负责催化反应的酶很难用于诊断或治疗,因为它们只与某些分子反应或稳定性低。许多研究人员预计,如果这些问题得到缓解,或人

人体生物反应中负责催化反应的酶很难用于诊断或治疗,因为它们只与某些分子反应或稳定性低。许多研究人员预计,如果这些问题得到缓解,或人体生物反应中负责催化反应的酶将很难用于诊断或治疗,因为它们只与某些分子反应或稳定性较低。许多研究人员预计,如果这些问题得到缓解,或者开发人工催化剂,通过与人体内的酶合作产生协同效应,将会有新的方法来诊断和治疗疾病。特别是如果开发出对磁场等外部刺激有反应的人工催化剂,从人体外部远程控制生物反应的新型治疗方法将成为现实。

POSTECH化学系的Su Lee教授领导的研究小组开发了一种名为MAG-NER的远程磁敏感人工催化剂,该催化剂在活细胞中显示出很高的催化效率。这项研究作为国际纳米技术杂志《纳米快报》的补充封面发表。

研究团队模拟了细胞内细胞器的囊泡结构,在中空二氧化硅纳米壳中合成了磁性催化剂组合的纳米反应器、氧化铁纳米颗粒和钯催化剂。

当MAG-NER遇到交变磁场时,内部的氧化铁纳米颗粒会引起磁场感应发热,只有钯催化剂会被激活而不会增加外部温度。研究小组成功进行了一次高效的催化反应,通过将MAG-NER植入活细胞,然后施加交变磁场,将非荧光反应物转化为荧光产物。研究小组还证实,马格-NER的催化剂可以长时间保持活性,不会被细胞中的生物分子污染,也不会影响细胞的存活。

活细胞中马格-NER和马格-NER电子显微镜图像的远程催化示意图

利用磁NER,可以开发出可以人为控制细胞功能的诊断和治疗方法,因为可以利用对人体无害的磁场合成人工分子,或者在细胞内诱发化学反应。

负责这项研究的In Su Lee教授解释说:“这项研究是使用我们实验室多年来开发的空心纳米反应器材料的结果,被视为一种创新的化学工具,将促进生物医学和生物学研究。”

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