تقلید از آنزیم‌ها براساس نانومواد خودآرا راهی آسان برای تکرار فعالیت‌های آنزیم‌های طبیعی است. با این حال، این نانومواد تقلیدکننده آنزیم برای درک تأثیر اسیدهای آمینه بر فعالیت کاتالیزوری مورد استفاده قرار نگرفتند.
استفاده از فولرن برای درک بهتر تکامل آنزیم‌های طبیعی
مقاله‌ای در مجله ACS Applied Nano Materials منتشر شده است، که در آن نانوساختارهای فولرن عامل‌دار شده با اسید آمینه فعال کاتالیزوری که دارای چندین سایت فعال است در طی فرآیند خودآرایی در یک محیط آبی تولید شده است.
این نانوساختارهای عامل‌دار به عنوان یک سیستم موثر عمل می‌کنند که تفاوت‌های موجود در فعالیت کاتالیزوری را که از تغییرات اسید آمینه منفرد ناشی می‌شود، متمایز می‌کند. در این پروژه، یک تنظیم در سطح نانو از برهمکنش‌های درون مولکولی و بین مولکولی، منجر به تشکیل تقلیدهای آنزیمی کارآمد شده است.
علاوه بر این، کلاس‌های آنزیمی مختلف، از جمله هیدرولازها و لیازها، با فعالیت کاتالیزوری بالا با بهره‌برداری از زوج کربوکسیل-ایمیدازول به عنوان واحد کاتالیزوری اولیه تقلید شدند. مانند آنزیم‌های طبیعی، این نانوکاتالیست‌های مهندسی شده نیز قابل استفاده مجدد بودند و در تنظیمات فیزیولوژیکی از نظر کاتالیزوری فعال بودند.
تقلید آنزیم موضوع مورد علاقه در توسعه مواد بیومیمتیک چند منظوره است. تقلید از فعالیت آنزیم‌های طبیعی چالش اصلی در تحقیقات زیست‌مواد است.
ساختار سه‌بعدی آنزیم‌های طبیعی به شدت بر فعالیت کاتالیزوری آن‌ها تأثیر می گذارد و می‌تواند بقایای کاتالیزوری را دقیقاً در موقعیت‌های بهینه برای تسهیل کاتالیز قرار دهد. در حالی که مکان دقیق برای کاتالیز آنزیمی بسیار مهم است، تراز کردن واحدهای کاتالیزوری برای درک مکان‌ها و فواصل مولکولی مناسب در طرح‌های تقلیدی آنزیمی ساده‌تر چالش برانگیز است.
از زمان کشف باکمینسترفولرن (C60) در سال ۱۹۸۵، فولرن به دلیل خواص منحصر به فرد ساختاری، الکترونیکی و طیف‌سنجی آن برای کاربردهای متنوع در مطالعات چند رشته‌ای مورد بهره‌برداری قرار گرفته است.
فولرن‌ها خانواده‌ای از ترکیبات الکترواکتیو با چند ویژگی منحصربه‌فرد هستند. تحقیقات قبلی نشان داده است که نانوساختارهای فولرن عامل‌دار شده با اسید آمینه به‌عنوان نانوکاتالیست‌های خودآرا عمل می‌کنند و مکان‌های فعال تصادفی زیادی را ایجاد می‌کنند. در مطالعه حاضر، نانوساختارهای فولرن عامل‌دار شده با اسید آمینه به‌عنوان یک پلتفرم نانوکاتالیست موثر برای درک و تقلید اقدامات کاتالیزوری مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. بر اساس سه‌گانه کاتالیزوری آسپارتات-هیستیدین-سرین به طور طبیعی، هیستیدین به عنوان واحد کاتالیزوری مرکزی انتخاب شد و با یک گروه آمینه که می‌تواند به طور منظم مکان‌های فعال را ارائه کند، عامل‌دار شد، و بنابراین نانوپلتفرم عامل‌دار شده، فعالیت بیوکاتالیستی برجسته‌ای را نشان داد.
افزودن آسپارتات به پلتفرم نانو، دسترسی این سیستم را به واحد عملکردی گروه کربوکسیل فراهم کرد و به‌عنوان یک پلاریزه‌کننده برای حلقه ایمیدازول هیستیدین عمل کرد. هیستیدین‌های دارای کربوکسیل آزاد، بار سیستم رله واحد کربوکسیل- ایمیدازول را روی فولرن تشکیل دادند.
