國家納米中心等在醫用納米材料理論研究方面獲進展

近日，中國科學院國家納米科學中心高興發團隊在醫用納米材料理論研究方面取得進展。相關研究成果以Computer-aided nanodrug discovery: recent progress and future prospects和Optimizing the standardized assays for determining the catalytic activity and kinetics of peroxidase-like nanozymes為題，分別發表在《化學學會評論》（Chemical Society Reviews）與《自然-實驗手冊》（Nature Protocols）上。該團隊綜述了醫用納米材料設計的最新研究動態，展望了未來發展方向，并提出了計算輔助設計和標準化實驗方法在推動領域發展方面的作用。

納米材料因獨特的物理化學特性，在疾病預防和治療方面展現出潛力。然而，面對眾多的納米材料種類和復雜的納米-生物界面相互作用，實現具有特定生物醫學功能的納米材料的精準設計和篩選面臨挑戰。計算機集群和算法的快速發展為實現這一目標提供了契機。該研究探討了計算機輔助醫用納米材料發現的潛力，強調了計算方法在揭示納米材料與生物分子間關鍵界面相互作用如表面吸附、超分子識別、表面催化和化學轉化等方面的重要意義。這些相互作用是決定納米材料醫學功能的關鍵因素。同時，該團隊研究了機器學習技術如何通過分析大量實驗和計算數據來預測納米材料的醫學功能，為個性化精準醫療提供了新途徑。這種跨學科的創新整合可以加速醫用納米材料的研發進程，為未來精準納米藥物的設計和篩選提供技術支持，實現更高效、更安全的治療方式以滿足臨床治療的個性化需求。

納米材料的類酶催化活性是其生物醫學應用的關鍵特征。為了促進具有類酶催化活性的醫用納米材料的發展，需要精確調控其活性位點的幾何和電子結構，以優化催化活性和底物選擇性。因此，對這類納米材料的催化活性和動力學特性的準確表征變得至關重要。為此，高興發團隊與北京理工大學梁敏敏團隊合作，提出了改進的標準化方法。這一方法結合傳統酶的米氏動力學和納米材料的理化性質，能夠更準確地描述不同形狀、尺寸和組分的類過氧化物酶納米材料的動力學活性。該方法有助于全面評估不同類酶催化納米材料的酶學特性，對推動這些醫用納米材料在實際應用中的發展具有重要意義。考慮到現有的催化活性測定技術以及活性位點數量與表面積的測量技術已相對成熟，這種優化的表征方法有望在納米醫學領域得到更廣泛的應用，為設計和篩選具有特定生物醫學功能的納米材料提供實驗支持。

研究工作得到國家重點研發計劃和國家自然科學基金等的支持。

論文鏈接：1、2