اخیرا برهمکنش اکسید گرافن عامل‌دار با چند نوع آنزیم مورد بررسی قرار گرفته است. عامل‌دار کردن گرافن موجب شد تا پایداری گرمایی و عملکرد آنزیم‌ها بهبود یابد. این یافته هم در صنعت و هم حوزه زیست مولکولی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.
بهبود عملکرد آنزیم‌ها با استفاده از اکسید گرافن عامل‌دار
یکی از حوزه‌های کاری در نانوزیست فناوری، طراحی و ساخت نانومواد برای استفاده در زیست شناسی است. تاکنون گزارش‌های متعددی از اثر نانومواد روی بافت‌ها، سلول‌ها و زیست مولکول‌ها منتشر شده است که مکانیسم این تاثیرات غالبا شناخته شده نیست. بنابراین لازم است تا برهمکنش میان نانومواد و زیست مولکول‌ها مورد بررسی قرار گیرد. آنزیم‌ها نوعی از زیست مولکول‌ها هستند که واکنش‌های زیستی را مدیریت می‌کنند.
رو پنگ استادیار موسسه نانو مواد در دانشگاه سوچو چین می‌گوید تنظیم فعالیت و پایداری آنزیم‌ها اهمیت بسیاری دارد و همیشه مورد توجه پژوهشگران بوده است. در سال‌های اخیر تنظیم‌کننده‌های آنزیمی مختلفی از پروتئین‌ها گرفته تا پپتیدها و مولکول‌های آلی سنتزی کشف شده است که به‌نظر می‌رسد نانومواد می‌توانند به‌عنوان جایگزینی برای این تنظیم کننده‌ها باشد.
در پژوهشی که اخیرا ژوانگ لیو و همکارانش انجام داده‌اند برهمکنش میان اکسید گرافن عامل‌دار و پروتئاز سرین مورد بررسی قرار گرفته است، پروتئاز سرین یک گروه بزرگ از آنزیم‌ها است که کاربرد صنعتی و زیست پزشکی دارد. نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Functionalized Graphene Oxide in Enzyme Engineering: A Selective Modulator for Enzyme Activity and Thermostability در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است.
پژوهشگران این پروژه معتقدند که این اولین باری است که استفاده از اکسید گرافن عامل‌دار به‌عنوان تنظیم کننده آنزیم گزارش می‌شود. این نانوماده دارای مزایایی است برای مثال کارایی آن بالا بوده و قدرت انتخابی آن هم برای آنزیم (تریپسین) و هم زیرلایه ( پروتئین‌های فسفردار) ایده‌آل است. پنگ می‌گوید ما به‌دنبال مکانیسم کار تنظیم کننده‌ها بودیم که به نقش دو فاکتور در این مکانیسم پی بردیم، این کار ما را به‌سوی ارائه فرضیه استفاده از اکسید گرافن عامل‌دار در طراحی واکنش‌ها رهنمود کرد. هر چند که هنوز مطالعات بیشتری در این بخش مورد نیاز است اما کار ما برهمکنش میان نانومواد و زیست ماکرومولکول‌ها را به‌صورت عمومی نشان داد.
نانومواد بدون اصلاح سطحی توانایی ضعیفی در متفرق شدن در آب و محلول‌های زیستی دارند زمانی که عامل‌دار شوند زیست سازگاری آنها بهبود می‌یابد و شیمی سطحی آنها تغییر می‌کند.
در این پژوهش، تاثیر دو نوع اکسید گرافن عامل‌دار حاوی سه گروه آمین روی پروتئاز سرین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که هر دو نوع اکسید گرافن فعالیت تریپسین را بهبود داده و پایداری گرمایی آن را افزایش دادند. این در حالی است که تاثیر منفی چندانی روی عملکرد این این آنزیم‌ها مشاهده نشد.
