纳米酶是一类结构稳定、催化活性可调、功能多样性、可回收、可大规模制备的纳米材料，近年来已成为人工酶领域的研究热点，有望成为天然酶在实际应用中的潜在替代品和竞争者。随着研究的深入和广泛的应用需求，开发催化性能与天然酶相当甚至超过天然酶的纳米酶已成为该领域的关键研究课题。以往所报道的纳米酶大多是通过随机合成和筛选而获得，其催化效率远远低于天然酶。为了开发高活性的纳米酶，研究人员假设纳米酶与天然酶之间存在一般的结构和活性关系，并将自然酶的催化原理嫁接到纳米酶的合理设计中，提出了纳米酶的优化策略。基于这种生物启发策略，人们已经成功地合成了一系列纳米酶，它们的催化活性与天然酶相似，甚至超过了天然酶的催化活性。目前，设计合理的高活性生物激发纳米酶已成为当前纳米酶研究的热点。
近日，中科院生物物理研究所范克龙研究员，Xiyun Yan综述了最近在生物启发纳米酶的系统设计和构建方面具有代表性的研究进展，并致力于在纳米酶的生物启发优化中引入战略概念。
文章要点
1）通过模拟天然酶的关键结构特征，如氨基酸微环境、无金属结构、活性中心的配位结构和附着的辅因子等，作者总结了纳米酶改良的研究进展。
2）作者阐述了生物启发纳米酶的概念框架，并提出了一些值得在未来尝试的策略（i）提高催化的特异性；ii）挖掘非金属元素的催化潜力；iii）提高活性位点的灵活性和可变性；iv）揭示纳米酶的关键结构和活性之间的关系；v）深入评估生物安全）。
这种生物启发的感知有望引起人们对基础研究和实际应用的广泛兴趣，并为纳米酶的合理设计提供更多灵感。
参考文献
Ruofei Zhang, Xiyun Yan, and Kelong Fan, Nanozymes Inspired by Natural Enzymes, Acc. Mater. Res., 2021
DOI: 10.1021/accountsmr.1c00074
https://doi.org/10.1021/accountsmr.1c00074
