Kohlenstoff‐Nanozyme: Enzymatische Eigenschaften, Katalysemechanismen und Anwendungen

Abstract

Nanozyme haben spezifische Vorteile gegenüber natürlichen Enzymen, wie ihre einfache Produktion in großen Mengen, lange Lagerzeiten, niedrige Kosten und hohe Stabilität unter harschen Umgebungen. Kohlenstoffnanomaterialien (CNMs), einschließlich Fullerenen, Kohlenstoffnanoröhren, Graphen, Kohlenstoffquantenpunkten und Graphenquantenpunkten, sind zu einer herausragenden Substanzfamilie in den Materialwissenschaften geworden. Über die katalytischen Aktivitäten von CNMs und ihren Hybridverbindungen als eine neue Klasse von Nanozymen wurde ausführlich berichtet. In diesem Kurzaufsatz werden die jüngsten Fortschritte bei CNM‐basierten künstlichen Enzymen zusammengefasst, mit einem Schwerpunkt auf ihrer Peroxidase‐artigen Aktivität. Die enzymatischen Eigenschaften, Katalysemechanismen und neuartige Anwendungen von CNM‐Nanozymen in der Sensorik, der Therapie und der Umwelttechnologie werden diskutiert. Darüber hinaus thematisieren wir die verbleibenden Herausforderungen und ungelöste Probleme. Einhergehend mit dem raschen Voranschreiten der Bionanotechnologie haben die einzigartigen enzymatischen Eigenschaften der CNM‐Nanozyme viel Aufmerksamkeit erfahren, und sie werden auch in Zukunft ein aktives Forschungsfeld darstellen.

Two‐Dimensional Materials for Antimicrobial Applications: Graphene Materials and Beyond

“…[57] Grapheneq uantum dots (GQDs), as zero-dimensional derivatives of GMs, have similar peroxidase-mimicking properties and consequently are used to induce the antibacteriala ctivity of H 2 O 2 at low concentrations. [58,59] It was revealed that -C=O groups are the catalytically active sites and O=CÀO-groups are the substrate-binding sites of GQDs, whereas the -CÀOH groups can inhibit the antibacterial activity of the materials. [60] In addition, although GMs have inherenta ntimicrobial activity,t heir efficacy needs to be improved further for practical applications.…”

Pore‐Environment‐Dependent Photoresponsive Oxidase‐Like Activity in Hydrogen‐Bonded Organic Frameworks

“…Mimicking the enzyme's bioactivity utilizing nanomaterials, also named as nanozymes, is an efficient means to extend the biocatalysis in a cell‐free environment [10–12] . Up till now, metallic oxides, [11, 13] doped carbon, [14] single‐atomic metal catalysts [15, 16] and metal–organic frameworks (MOFs) [10, 17] have been constructed as the desirable nanozymes with oxidase [18, 19] ‐, peroxidase [20] ‐, catalase [21] ‐, superoxide [22] ‐ and hydrolase [21, 23] ‐like activities. Indeed, these nanozymes well circumvent the structural susceptibility of natural enzymes, and also improve the efficiencies in recovery and reuse.…”

Biomass‐Derived Porous Carbon as an Enzyme Mimic for Colorimetric Detection of Ascorbic Acid

“…Owing to the characteristics of low cost, high stability and excellent repeatability, artificial mimic enzymes have been widely explored for their great potential application ranging from medicine, food processing, environmental analysis, and biotechnology [1] . Various nanozymes have been verified to possess good peroxidase activity, such as metal oxides, [2] noble metal, [3] carbon nanomaterials, [4] metal‐organic frameworks [5] . The catalytic property of mimic enzymes is directly affected by composition, structure and morphology of nanomaterials [6] .…”