با انتشار مقاله‌ای، محققان نشان دادند که برخی نانوزیم‌های معدنی می‌توانند عملکرد مشابه آنزیم‌های طبیعی داشته باشند و بتوان از نانوزیم‌ها به جای آنزیم‌های طبیعی استفاده کرد.
نانوزیم‌های معدنی، جایگزینی برای آنزیم‌های طبیعی
تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که نانوزیم‌های معدنی می‌توانند تقلیدی از آنزیم‌های طبیعی باشند. چنین نانوذرات معدنی در خاک، آب، اقیانوس‌ها و جو و یا در بیشتر موجودات زنده و حتی در داخل پروتئین‌ها مانند فریتین وجود دارند. در محیط طبیعی، نانوزیم‌های معدنی می‌توانند توسط دو مسیر تولید شوند: فرآیندهای «از بالا به پایین» و «از پایین به بالا».
چنین نانوذرات معدنی می‌توانند چندین ویژگی آنزیمی مانند سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز، پراکسیداز و اکسیداز داشته باشند. مواد معدنی حاوی آهن، به‌عنوان مثال، مگنتیت، هماتیت و فری هیدریت در سیستم‌های اطراف ما به وفور یافت می‌شوند و دارای فعالیت شبه پراکسیداز هستند. در میان این اکسیدهای آهن (اکسی‌هیدر)، فری هیدریت بالاترین فعالیت شبه پروکسیداز را نشان می‌دهد که می‌توان این ویژگی‌ها را به بالا بودن مساحت سطحی ویژه و کوچک بودن اندازه ذرات آن نسبت داد. به دلیل وجود آهن فروس، مگنتیت دارای فعالیت شبه پروکسیداز قابل توجهی است.
نانوزیم‌های معدنی وقتی با آنزیم‌های طبیعی مقایسه می‌شود، فواید زیادی مانند افزایش پایداری، هزینه کم، مقاومت به محیط خشن و فعالیت کاتالیزوری پایدار، دارند. نانوزیم‌های معدنی به لطف مساحت سطحی بزرگتر، پهنای باند گسترده، فعالیت‌های کاتالیزوری قدرتمند و نسبت بالای اتم‌های سطح، نقشی اساسی در چرخه‌های بیوژئوشیمیایی عناصر موجود در اکوسیستم‌ها دارند.
میکروارگانیسم‌هایی که از نظر عملکرد و طبقه‌بندی متنوع هستند، منبع عظیمی از پراکسیدهای هیدروژن (H2O2) یا سوپراکسید (O2−) هستند. چنین نانوزیم‌های معدنی می‌توانند سطح گونه‌های اکسیژن واکنش‌پذیر (ROS)، به‌عنوان مثال، O2− ، H2O2 و رادیکال‌های هیدروکسیل (HO) را کنترل کنند. با تولید یک HO اکسیداتیو قدرتمند، تعامل بین میکروارگانیسم‌ها و نانوزیم‌های معدنی ممکن است نقشی اساسی در چرخه بیوژئوشیمیایی عناصر داشته باشد.
تمام تحقیقات در مورد نانوزیم‌های معدنی هنوز در مرحله آزمایشگاهی است و مطالعات میدانی نیست. دانشمندان در مقاله‌ای با عنوان «Fungal Nanophase Particles Catalyze Iron Transformation for Oxidative Stress Removal and Iron Acquisition» نوشتند: «فعالیت کاتالیزوری نانوزیم‌های معدنی به‌طور عمده توسط جای خالی اکسیژن (OV) تعیین می‌شود.»
محققان توضیح دادند: «این جای خالی اکسیژن اغلب توسط گروه‌های هیدروکسیل در سطح مواد معدنی اشغال می‌شود.»
از آنجا که نانوزیم‌های معدنی قادر به کاتالیز کردن H2O2 برای ایجاد HO بسیار اکسیدکننده هستند، به‌طور گسترده‌ای در زمینه اصلاح محیط‌زیست به کار گرفته شده‌اند. وقتی با آنزیم‌های طبیعی مقایسه می‌شود، نانوزیم‌های معدنی می‌توانند آلاینده‌های آلی را در محدوده pH گسترده‌تری تجزیه کنند. به‌عنوان مثال، با تجزیه H2O2، نانوذرات Fe3O4 می‌توانند به‌طور موثری رودامین B (RhB) را در محدوده pH بین ۳ تا ۹ از بین ببرند.
محققان نوشتند: «اثرات نانوزیم‌های معدنی روی جوامع میکروبی در محیط هنوز نامشخص است که تشخیص و شناسایی این اثر می‌تواند مسیرهای تازه تحقیقاتی برای محققان ایجاد کند.»
این دو محقق در این مطالعه تأکید کردند که کشف نانومواد به‌عنوان تقلیدهای آنزیمی جدید این مفهوم سنتی را که نانومواد از نظر شیمیایی در سیستم‌های زمین بی‌اثر هستند، دگرگون کرده است.
