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可以远程控制活细胞内部化学反应的纳米催化剂

信息来源:星火计划 发布时间:【2020-08-14 】 点击次数:
负责人体生物反应中催化反应的酶很难用于诊断或治疗,因为它们仅对某些分子起反应或稳定性低。许多研究人员预计,如果这些问题得到改善,或者开发出人造催化剂以通过与人体中的酶发生协同作用来产生协同效应,将有新的方法来诊断和治疗疾病。特别地,如果开发出对诸如磁场的外部刺激做出响应的人造催化剂,则可以从体内远程控制生物反应的新处理方法成为现实。


学分:浦项科技大学(POSTECH)
 
由POSTECH化学系的In Su Lee教授领导的研究小组开发了一种称为MAG-NER的远程磁敏人工催化剂,该催化剂在活细胞内显示出很高的催化效率。该研究作为国际纳米技术期刊《Nano Letters》的补充封面发表。
 
该研究小组模拟了细胞内细胞器的囊泡结构,并在空心二氧化硅纳米壳内合成了一种磁性催化剂结合的纳米反应器和氧化铁纳米颗粒以及钯催化剂。
 
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的热量,并且仅激活钯催化剂而不会升高外部温度。该研究小组成功实施了高效的催化反应,该反应通过将MAG-NER植入活细胞中,然后施加交变磁场,将非荧光反应物转化为荧光产物。该研究小组还证实,MAG-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,并且不会影响细胞的存活。
使用MAG-NER进行的活细胞远程控制催化作用图和MAG-NER的电子显微镜图像图片来源:In su Lee(POSTECH)
使用MAG-NER,可以开发出可以人为地控制细胞功能的诊断和治疗方法,因为可以使用对人体无害的磁场合成人工分子或可以在细胞内诱导化学反应。
 
主持该研究的In Su Lee教授解释说:“这项研究是利用我们实验室多年来开发的空心纳米反应器材料的结果,并被视作将推动生物医学和生物学研究的创新化学工具。”

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