مروری کوتاه بر انواع نانوزیم های کربنی و مکانیسم عملکرد آنها
محورهای موضوعی : کاربرد نانوساختارها
1 - گروه شیمی، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران.
کلید واژه: نانوساختار, گرافن, نقاط کربنی, فولرن.,
چکیده مقاله :
نانوزیم ها افق جدیدی را در کاتالیزگرها ایجاد کرده اند. دلیل این امر مزایای منحصر به فرد نانوزیم ها در مقایسه با آنزیم های طبیعی است. در بین نانوزیم هایی که تاکنون معرفی شده اند، نانوزیم ها کربنی مانند فولرن، گرافن، نانولوله های کربنی، نقاط کربنی و نانوکره های کربنی توجه ویژه ای را به خود جلب کرده اند. این دسته از نانوزیم ها می توانند خواص بسیاری از آنزیم های طبیعی را تقلید کنند. عملکرد نانوزیم های کربنی وابسته به اندازه و ریخت شناسی، وجود الکترون های π و تعداد جایگاه های فعال موجود در ساختار کربنی است. در این بررسی، مطالعات اخیر انجام شده بر روی انواع نانوزیم های کربنی به همراه نوع فعالیت آنزیمی و مکانیسم عملکرد آنها جمع آوری شده است. همچنین خواص ساختاری و چالش های این دسته از نانوزیم ها عنوان شده است.
Nanozymes have opened a new horizon in catalysis. The reason for this is the unique advantages of nanozymes compared to natural enzymes. Among the nanozymes that have been introduced so far, carbon nanozymes such as fullerenes, graphene, carbon nanotubes, carbon dots, and carbon nanospheres have attracted great attention. This class of nanozymes can mimic the properties of many natural enzymes. The performance of carbon nanozymes depends on the size and morphology, the presence of π electrons, and the number of active sites in the carbon structure. In this study, recent studies on various types of carbon nanozymes, along with the type of enzymatic activity and the mechanism of action, have been collected. The structural properties and challenges of this class of nanozymes have also been discussed.
1. L. Gao, J. Zhuang, L. Nie, J. Zhang, Y. Zhang, N. Gu, T. Wang, J. Feng, D. Yang, S. Perrett, X. Yan, Nat. Nanotechnol., 2, 577(2007).
2. H. Wei, L. Z. Gao, K. L. Fan, J. W. Liu, J. Y. He, X. G. Qu, S. J. Dong, E. K. Wang, X. Y. Yan, Nano Today, 40, 101269(2021).
3. K. Fan, L. Gao, H. Wei, B. Jiang, D. Wang, R. Zhang, J. He, X. Meng, Z. Wang, H. Fan, T. Wen, Prog. Chem., 35, 1(2023).
4. L. Gao, H. Wei, S. Dong, X. Yan, Adv. Mater., 36(10), 2305249(2024).
5. S. Iijima. Nature, 354(6348), 56−58(1991).
6. A. Ruggiero, C.H. Villa, E. Bander, D.A. Rey, M. Bergkvist, C.A. Batt, K. Manova-Todorova, W.M. Deen, D.A. Scheinberg, M.R. McDevitt, Paradoxical glomerular filtration of carbon nanotubes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2010, 107(27): 12369−12374.
7. H. Tokuyama, S. Yamago, E. Nakamura, T. Shiraki, Y. Sugiura, J. Am. Chem. Soc., 115(17), 7918−7919(1993).
8. X.L. Zuo, C. Peng, Q. Huang, S. Song, L. Wang, D. Li, C. Fan, Nano Res., 2(8), 617−623(2009).
9. Y.J. Song, K.G. Qu, C. Zhao, J. Ren, X. Qu, Adv. Mater., 22(19), 2206−2210(2010).
10. H.J. Sun, Y. Zhou, J.S. Ren, X. Qu, Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 57(30), 9224−9237(2018).
11. A. Robert, B. Meunier, ACS Nano, 16(5), 6956-6959(2022).
12. D. Jiang, M. Chen, H. Wang, G. Zeng, D. Huang, M. Cheng, Y. Liu, W. Xue, Z. Wang, Coord. Chem. Rev., 380, 471-483(2019).
13. R. Breslow, Artificial enzymes. Weinheim: Wiley-VCH (2005).
14. Y. Huang, J. Ren, X. Qu, Chemical Rev., 119(6), 4357-4412(2019).
15. X. Wang, W. Guo, Y. Hu, J. Wu, H. Wei, Nanozymes: next wave of artificial enzymes. SpringerBriefs in molecular science (2016).
16. J. Golchin, K. Golchin, N. Alidadian, S. Ghaderi, S. Eslamkhah, M. Eslamkhah, A. Akbarzadeh, Artif. Cells Nanomed. Biotechnol., 45(6), 1069-1076(2017).
17. J. Wu, X. Wang, Q. Wang, Z. Lou, S. Li, Y. Zhu, L. Qin, H. Wei, Chem. Soc. Rev., 48(4), 1004-1076(2019).
18. L.Gao, J. Zhuang, L. Nie, J. Zhang, Y. Zhang, N. Gu, T. Wang, J. Feng, D. Yang, S. Perrett, X. Yan, Nat. Nanotechnol., 2(9), 577-583(2007).
19. Lim, S.Y., W. Shen, Z. Gao, Chem. Soc. Rev., 44(1), 362-381(2015).
20. Lin, Y., J. Ren, X. Qu, Acc. Chem. Res., 47(4), 1097-1105(2014).
21. C. Glorieux, P.B. Calderon, Biol. Chem.,. 398(10), 1095-1108(2017).
22. J. Hernandez-Ruiz, J., M.B. Arnao, A.N. Hiner, F. GARCÍA-CÁNOVAS, M. ACOSTA, Biochem. J., 354(1), 107-114(2001).
23. J. Azadmanesh, G.E. Borgstahl, Antioxidants,. 7(2), 25(2018).
24. D.L. Purich, Trends Biochem. Sci.,. 26(7), 417-421(2001).
25. Ren, C., X. Hu, and Q. Zhou, Adv. Sci., 5(5), 1700595(2018).
26. C.X. Ren, X.G. Hu, Q.X. Zhou. Adv. Sci., 5(5), 1700595(2018).
27. X. M. Dang, H.M. Zhao, Talanta, 210: 120678(2020).
28. W.H. Gao, J.Y. He, L. Chen, X. Meng, Y. Ma, L. Cheng, K. Tu, X. Gao, C. Liu, M. Zhang, K. Fan, Nat. Commun., 14, 160(2023).
29. K.W. Wan, B. Jiang, T. Tan, H. Wang, M. Liang, Small, 18(50), 2204372(2022).
30. H.W. Kroto, J.R. Heath, S.C. O’Brien, R.F. Curl, R.E. Smalley, Nature, 318(6042),162-163(1985).
31. C. Cha, S.R. Shin, N. Annabi, M.R. Dokmeci, A. Khademhosseini, ACS Nano, 7(4), 2891−2897(2013).
32. R.M. Li, M.M. Zhen, M.R. Guan, D. Chen, G. Zhang, J. Ge, P. Gong, C. Wang, C. Shu, Biosens. Bioelectron., 47, 502−507(2013).
33. A.S. Boutorine, M. Takasugi, C. Hélène, H. Tokuyama, H. Isobe, E. Nakamura, Angew. Chem., Int. Ed., 33(23-24), 2462-2465(1995).
34. A.K. Geim, science, 324(5934),1530-1534(2009).
35. C.L. Su, M. Acik, K. Takai, J. Lu, S.J. Hao, Y. Zheng, P. Wu, Q. Bao, T. Enoki, Y.J. Chabal, K. Ping Loh, Nat. Commun., 3(1), 1298(2012).
36. N. Song, Y. Yu, Y. Zhang, Z. Wang, Z. Guo, J. Zhang, C. Zhang, M. Liang, Adv. Mater., 36(10), 2210455(2024).
37. Y.H. Hu, Y.Y. Zhu, F. Muhanmmad, S. Tan, W. Cao, S. Lin, Z. Jin, X. Gao, H. Wei, Chem. Mater., 30(18), 6431−6439(2018).
38. S.Y. Luo, M. Sha, F. Tian, X. Li, L. Fu, Y. Gu, L.L. Qu, G.H. Yang, C. Zhu, Chin. Chem. Lett., 33(1), 344−348(2022).
39. Y.Y. Huang, C.Q. Liu, F. Pu, Z. Liu, J. Ren, X. Qu, A Chem. Commun., 53, 3082−3085(2017).
40. T. Li, Z.K. Kang, Y. Liu, S.T. Lee, J. Mater. Chem., 22(46), 24230(2012).
41. X.Y. Xu, R. Ray, Y.L. Gu, H.J. Ploehn, L. Gearheart, K. Raker, W.A. Scrivens, J. Am. Chem. Soc., 126(40), 12736−12737(2004).
42. H. Ding, Y.J. Cai, L.Z. Gao, M. Liang, B. Miao, H. Wu, Y. Liu, N. Xie, A. Tang, K. Fan, X. Yan, Nano Lett., 19(1), 203−209(2019).
43. S.Y. Lim, W. Shen, Z.Q. Gao. Chem. Soc. Rev., 44(1), 362−381(2015).
44. F.L. Yuan, S.H. Li, Z.T. Fan, X. Meng, L. Fan, S. Yang, Nano Today, 11(5), 565−586(2016).
45. C.Q. Ding, A.W. Zhu, Y. Tian. Acc. Chem. Res., 47(1), 20−30(2014).
46. H. Ding, S.B. Yu, J.S. Wei, H.M. Xiong, ACS Nano, 10(1), 484−491(2016).
47. B.K. Walther, C.Z. Dinu, D.M. Guldi, V.G. Sergeyev, S.E. Creager, J.P. Cooke, A. Guiseppi-Elie, Mat. Today, 39, 23−46(2020).
48. H.J. Sun, L. Wu, W.L. Wei, X. Qu, Mat. Today, 16(11), 433−442(2013).
49. J.Y. Zhang, X.M. Lu, D.D. Tang, S. Wu, X. Hou, J. Liu, P. Wu, ACS Appl. Mater. Interfaces., 10(47), 40808−40814(2018).
50. J.Y. Zhang, Y. Lin, S.H. Wu, X. Hou, C. Zheng, P. Wu, J. Liu, Carbon, 182, 537−544(2021).
51. D. Zhang, Q. Han, W. Liu, K. Xu, M. Shao, Y. Li, P. Du, Z. Zhang, B. Liu, L. Zhang, X. Lu, ACS Appl. Nano Mater., 5(2), 1958−1965(2022).
52. D. Yang, Q. Li, Q. Zhang, Y. Wang, H. Li, S.K. Tammina, Y. Yang, Microchim. Acta, 189(1), 29(2022).
53. Y. Song, X. Wang, C. Zhao, K. Qu, J. Ren, X. Qu, Chem. - Eur. J., 16(12), 3617−3621(2010).
54. H. Wang, P.H. Li, D.Q. Zhang, Y. Zhang, Z. Wang, C. Liu, H. Qiu, Z. Liu, J. Ren, X. Qu, Nano Lett., 18(6), 3344−3351(2018).
55. X.M. Dang, H.M. Zhao. Talanta, 210, 120678(2020).
56. H. Wang, H. Jiang, S. Wang, W. Shi, J. He, H. Liu, Y. Huang, 44 Nano Biomed. Eng., 16(1) 45809-45815(2024).
57. P. Gayathri, P.A.S. Kumar, Chem.– Eur. J., 19(50), 17103–17112(2013).
58. M.H. Yeh, L.Y. Lin, C.L. Sun, Y.A. Leu, J.T. Tsai, C.Y. Yeh, R. Vittal, K.C. Ho, J. Phys. Chem. C, 118(30), 16626−16634(2014).
59. K.L. Fan, J.Q. Xi, L. Fan, P. Wang, C. Zhu, Y. Tang, X. Xu, M. Liang, B. Jiang, X. Yan, L. Gao, Nat. Commun., 9, 1440(2018).
60. Q. Liang, J.Q. Xi, X.J.J. Gao, R. Zhang, Y. Yang, X. Gao, X. Yan, L. Gao, K. Fan, Nano Today, 35, 100935(2020).
61. Y.J. Sang, Y.Y. Huang, W. Li, J. Ren, X. Qu, Chem. –Eur. J., 24(28), 7259−7263(2018).
62. J. Zhu, G. Luo, X. Xi, Y. Wang, J.N. Selvaraj, W. Wen, X. Zhang, S. Wang, Microchim. Acta, 188(1), 8(2021).
