纳米酶是指具有类酶催化活性的功能性纳米材料。与天然酶相比，纳米酶具有较高的催化活性、良好的稳定性和功能多样性，特别是具有可调节的催化活性和易于制备/修饰的特点，在生物医学、化学工程、农业和环境等方面具有更广阔的应用前景。深入研究纳米酶的结构与活性的构效关系，对于拓宽纳米酶在医学、农业和环境等方面的应用具有重要的指导意义。四川农业大学理学院纳米农业（动植物）功能材料研究团队不但成功将此研究与智能手机软件结合，实现了快速智能检测，并成功应用于环境和医药检测；而且将材料化工、生物医药与软件工程等学科进行了深度交叉融合。近日，该创新团队以四川农业大学为第一完成单位的2项成果相继在中科院TOP期刊上发表。
2月15日，四川农业大学理学院纳米农业（动植物）功能材料团队的饶含兵教授和孙萌萌副教授等人在国际知名SCI期刊Chemical Engineering Journal (IF=16.744，中科院一区，TOP期刊)上发表了题为《具有双酶样活性的MoS2/CoS2异质结构纳米酶对MRSA感染伤口治疗的抗菌机制》（“Insights into the antibacterial mechanism of MoS2/CoS2 heterostructure nanozymes with double enzyme-like activities for MRSA-infected wound therapy” (DOI: 10.1016/j.cej.2023.141959)），理学院王广途副教授和2020级生物与医药专业硕士研究生王涛为共同第一作者，饶含兵教授和孙萌萌副教授为共同通讯作者。该研究采用简易熔盐法设计了MoS2/CoS2异质结构纳米酶来解决杀死耐药性细菌以及染菌伤口创面快速愈合的问题。合成的MoS2/CoS2纳米材料间形成清晰的异质界面，加速了电子的传递，大大提高了双酶样活性。此外，该文基于过氧化物酶反应过程中MoS2/CoS2的电子态变化，深入研究了其作用机制。同时，基于过氧化物酶活性，MoS2/CoS2可有效杀灭99%以上的耐药菌，并具有广谱抗菌作用。MoS2/CoS2纳米材料具有良好的生物相容性，可显著促进创面在体内的快速愈合。该研究提供了一种简单的策略来设计具有增强催化活性的纳米酶，并为治疗细菌感染和伤口愈合提供了潜在的思路。
图文摘要
2月18日，该团队在纳米酶催化应用领域取得重要进展，在国际知名期刊ACS Applied Materials & Interfaces（中科院TOP期刊，IF=10.383）上在线发表一篇题为《具有氧空位的Co3O4/CoFe2O4空心纳米立方体作为多功能纳米酶在深度学习辅助智能手机生物传感和有机污染物降解方面的应用》(“Co3O4/CoFe2O4 Hollow Nanocube Multifunctional Nanozyme with Oxygen Vacancies for Deep-Learning-Assisted Smartphone Biosensing and Organic Pollutant Degradation”（https://doi.org/10.1021/acsami.2c22136）)。理学院2020级生物资源化学专业博士研究生姜少娟为论文第一作者，饶含兵教授和孙萌萌副教授为共同通讯作者。该研究结合XPS深度分析和密度泛函理论(DFT)深入探讨了Co3O4/CoFe2O4纳米材料类过氧化物酶的催化机理和检测机理，并就其在农业、食品、环境污染物降解和医药传感方面的应用作了初步研究。在环境污染物降解方面，Co3O4/CoFe2O4活化PMS产生的自由基可以高效有毒染料罗丹明B（RhB），降解效率高达99.24%。食品添加剂方面，利用其建立的L-半胱氨酸的传感器可以准确检测瓶装水中L-半胱氨酸的含量，可用于食品添加剂的评价；在医药传感方面，研究团队利用纳米材料的类过氧化物酶活性建立了诺氟沙星检测平台；在农业应用方面，对农作物中的霉菌毒素玉米赤霉烯酮的含量进行检测。同时结合便携式智能手机APP能实现快速、灵敏、实时检测半胱氨酸、诺氟沙星以及玉米赤霉烯酮的含量，进一步拓宽纳米酶的应用。这一成果为设计高活性的多功能纳米酶提供了新的思路，为其催化机理的研究提供了理论依据，并且拓宽了纳米酶在食品添加剂、医药传感和环境污染物降解方面的应用。
图文摘要
以上两项研究是课题组基于材料科学与化学、生物和人工智能等多学科间的深度交叉融合，积极探索了材料、化学、生物和信息科学等多学科间的融合与创新，两篇论文的成功发表实现了该课题组目前在纳米酶分析检测与人工智能相结合以及纳米酶与生物学科相结合的突破和发展，既为后续的相关研究打下了基础，也进一步提升了我校化学学科创新能力及竞争力。
