Meningkatkan aktivitas enzim amobil dengan nanopartikel konjugasi

Meningkatkan aktivitas, efisiensi dan selektivitas enzim amobil dengan nanopartikel konjugasi katalis enzimatik berguna untuk sejumlah proses industri dan manufaktur. Banyak proses ini memerlukan imobilisasi enzim ke permukaan, yang secara tradisional mengurangi aktivitas enzim.

Namun, penelitian terbaru menunjukkan bahwa integrasi nanopartikel ke dalam skema pembawa enzim (carrier) telah mempertahankan atau bahkan meningkatkan kinerja enzim amobil. Ituukuran nanopartikel dan permukaan kimia serta orientasi dan kepadatan enzim amobil semua berkontribusi dengan kinerja nanopartikel konjugat yang dpat ditingkatkan.

Perbaikan ini dicatat di spesifik nanopartikel termasuk karbon yang terdiri dari (misalnya, graphene dan karbon nanotube), logam / oksida logam dan polimer nanomaterial, serta semikonduktor nanocrystals atau titik-titik kuantum.

PengenalanEnzim adalah biomacromolecular protein yang mempercepat reaksi biokimia dengan efisiensi tinggi dan spesifisitas tepat dalam hampir semua proses biologis .Dengan demikian, enzim telah dimasukkan ke dalam berbagai bidang dan industri termasuk terkait dengan produksi farmasi dan biofuel, pemantauan lingkungan, dan penyakit diagnostic .

Para peneliti telah meningkatkan aktivitas dan stabilitas enzim untuk aplikasi seperti melalui berbagai teknik rekayasa protein . Namun, teknik ini sering termasuk reaksi polymerase chain rawan kesalahan (epPCR) dan rekombinasi vitro, yang memakan waktu, mahal, dan membosankan . Selain itu, tidak semua enzim meminjamkan diri untuk peningkatan rekombinan karena kebutuhan untuk mempertahankan struktur melekat yang berhubungan dengan pengikatan enzim-substrat dan katalisis.

Imobilisasi enzim ke permukaan makro / mikro juga biasanya diperlukan dalam untuk memungkinkan penggunaannya dalam aplikasi non-native seperti di biosensor, bahan rehabilitasi lingkungan, bioreaktor, dan bidang bioteknologi terapan lainnya. Enzim immobilisasi ke permukaan planar dapat membatasi kinerja mereka karena beberapa faktor termasuk distorsi konfigurasi protein asli, halangan sterik, dan tingkat difusi lebih lambat dari substrat kejadian ke permukaan massal.

Untuk menghindari kedua kebutuhan dan menghilangkan efek negatif dari imobilisasi enzim pada permukaan mikro / makro, peneliti telah mulai memanfaatkan nanopartikel (NP) sebagai pembawa enzim. NP (yaitu, serpih, tabung, kabel, dan bola dengan panjang timbangan <100 nm) menawarkan banyak sifat unik dan menguntungkan kemampuan fisikokimia, karena sebagian permukaan yang tinggi daerah rasio volume yang yang meningkatkan katalisis; permukaan

kimia cocok untuk bioconjugation / biofunctionalization; dan skala panjang yang mengintegrasikan dengan baik dengan dan sesuai mempengaruhi proses biologis seperti selserapan / metabolisme dan ekspresi gen .

Properti ini melekat membuat NP menguntungkan untuk berbagai aplikasi biologis- termasuk biologi / kimia penginderaan , pembangkit energi bersih , produksi biodiesel , pemberian obat , dan diagnosa penyakit . Mungkin salah satu aspek yang lebih menjanjikan dari NP adalah kemampuan mereka jelas untuk meningkatkan, dalam beberapa kasus, aktivitas dan kinerja enzim amobil .

Artikel ini menganggap mekanisme yang mendasari di balik peningkatan kinerja enzim-NP konjugat dan menyoroti bidang Nanomaterials yang sedang dimasukkan ke dalam seperti sistem.

Mekanisme fisikokimia Enzim-nanopartikel

Penelitian terbaru telah mulai menjelaskan mendasari Mekanisme fisikokimia kinerja balikEnzim amobil ke NP operator enzim . Meskipun interaksi dan dasar-dasar katalitik sistem balik enzim-NP yang kompleks, karakteristik khusus enzim-NP konjugat telah terkait dengan kinerja peningkatan enzim .

Karakteristik ini meliputi kepadatan enzim, transportasi massal, morfologi NP, kimia NP permukaan, dan orientasi enzim (Gambar 1). Enzim immobilisasi pada NP dapat meningkatkan efektivitas mereka untuk berbagai alasan. Konfigurasi enzim, orientasi, dan kepadatan dapat dikontrol dengan mengubah permukaan kimia nanomaterial .

Kemampuan untuk mengontrol kedua konfigurasi enzim / kepadatan di nanopartikel dan mobilitas sistem enzim-NP telah menunjukkan peningkatan-target tertentu aviditas. Densitas lokal enzim dalam volume tertentu bisa secara dramatis meningkatkan ketika beberapa enzim yang melekat pada nanopartikel tunggal dibandingkan enzim bebas .

Morfologi NP dapat memainkan peran kunci dalam mempengaruhi peningkatan enzimatik. Sejak NP / nanotube menjaga jari-jari kelengkungan yang lebih tinggi karena mereka memiliki diameter lebih kecil, bahan-bahan ini memungkinkan untuk peningkatan jarak pusat-ke pusat antara enzim amobil yang berdekatan , sementara menguntungkan dengan membatasi interaksi protein-ke-protein .

Selanjutnya, orientasi enzim dapat dikendalikan oleh manipulasi kimia lampiran enzim, memungkinkan untuk orientasi strategis substrat mengikat kantong enzim amobil jauh dari Permukaan NP dan menuju insiden substrat . Selain itu, mobilitas NP sendiri meningkatkan interaksi substrat-ke-enzim melalui gerak Brown sementara interaksi sekunder pada antarmuka

NP-enzim, sebagian karena substrat-NP tarik menarik melalui kekuatan tersebut sebagai daya tarik elektrostatik, juga dapat meningkatkan aktivitas Enzim amobil NP .

Dengan kata lain, peningkatan aktivitas dapat dikaitkan dengan fakta bahwa dengan setiap tabrakan antara NP- enzim amobil dan substrat mengambang bebas, asosiasi yang lemah antara substrat dan hasil NP antarmuka dalam beberapa kejadian mengikat satu NP sebelum substrat bergerak di tempat lain. Hal ini diusulkan asosiasi atau objek substrat-NP selanjutnya akan menyebabkan konsentrasi yang lebih tinggi dari substrat dekat pinggiran NP sebagai lawan missal lingkungan yang selanjutnya akan meningkatkan aktivitas enzim amobil pada NP dari yang bergerak bebas di solusi .

Gerakan ini dijelaskan dalam literature sebagai suatu proses di mana adsorpsi reversibel enzim pertama pada permukaan NP berlangsung, diikuti oleh pencernaan lengkap substrat ke NP, dan akhirnya desorpsi substrat untuk interaksi yang sama dengan NP lainnya . Lima mekanisme fisikokimia enzim-NP ini secara ringkas diuraikan pada Gambar 1, digambarkan di perwakilan konjugat enzim-nanomaterial disajikan pada bagian berikut, dan diringkas dalam Tabel 1.Nanomaterials karbon Graphene oksida (GO), turunan dari graphene , larut dalam air, menawarkan substrat yang unik untuk fungsionalisasi dan pemuatan molekul karena dua sisi geometri . Difungsikan GO memiliki banyak potensi aplikasi di bidang biomedis yang mencakup gen dan

pemberian obat, terapi kanker, dan biosensing . Nanotube karbon, lapisan digulung graphene, menunjukkan sifat yang mirip dengan graphene tetapi dalam satu dimensi, geometri tubular daripada dua dimensi, planar geometri. Kedua bentuk-bentuk Nanomaterials karbon telah memainkan peran dalam meningkatkan kinerja enzim amobil.

Fungsionalisasi permukaan Nanomaterials karbon dengan kelompok-kelompok fungsional kimia yang berbeda dapat secara signifikan mempengaruhi kinerja enzim . Misalnya, aktivitas hidrolitik relatif Candida rugosa lipase meningkat 55% dibandingkan enzim bebas (tanpa imobilisasi NP) ketika diimobilisasi di NP graphene oksida yang difungsikan dengan kelompok amina.

Demikian juga, peningkatan 10% dalam kegiatan hidrolitik dilaporkan untuk enzim pada amina-yang sama difungsikan nanotube karbon dibandingkan enzim bebas. Secara umum, efisiensi katalitik, ditetapkan untuk tujuan ini sebagai (Vmax / KM), meningkat hingga 60% untuk semua enzim lipase (candida rugosa lipase, pseudozyma (candida) antartika lipase A, dan pseudozyma (Candida) antartika lipase B) dibandingkan rekan-rekan mereka bebas.

Namun, sejauh mana peningkatan ini direalisasikan tergantung pada gugus kimia yang hadir pada permukaan Nanomaterials dan tidak semua enzim menghasilkan hasil yang sama; enzim esterase bergerak di Nanomaterials karbon menghasilkan 30% penurunan aktivitas dibandingkan enzim bebas.

Selanjutnya, dan catatan menarik, stabilitas termal enzim lipase tampaknya menurun ketika diimobilisasi di Nanomaterials karbon. Fenomena ini berkorelasi dengan beberapa laporan sebelumnya enzim-karbon konjugat nanomaterial meninggalkan molekul enzim amobil dalam lebih aktif tetapi kurang dalam hal bentuk stabil .

Namun, dalam pemeriksaan kami menemukan lebih banyak contoh peningkatan stabilitas enzim amobil Nanomaterials karbon dari rekan-rekan bebas mereka seperti yang ditunjukkan dalam contoh berikut. Imobilisasi enzim pada amina- polietilen glikol (PEG) graphene oksida (GO) telah berkorelasi antara permukaan kimia graphene NP dan kinerja enzim amobil.

Di eksperimen yang melibatkan interaksi GO dengan protease serin, itu menunjukkan bahwa pegylated GO nanosheets mempengaruhi aktivitas tripsin dalam substrat-tergantung cara . Kasein ditunjukkan untuk mencerna lebih cepat di kehadiran tripsin difungsikan nanosheets GO, sedangkan dephosphorylated seluruh kasein (decasein) dicerna pada tingkat yang cukup konstan terlepas dari kehadiran dari nanosheets.

Hasil ini menunjukkan bahwa Pegylated GO nanosheets dapat meningkatkan aktivitas tripsinkasein pencernaan dalam skenario tertentu. Hal itu juga mencatat bahwa pegylated GO meningkatkan termostabilitas tripsin dengan menunjukkan 60-70% aktivitas dipertahankan pada suhu 80°C . Para peneliti juga menyelidiki kemampuan kimia mengurangi oksida graphene (CRGO) untuk melayani sebagai platform untuk enzim imobilisasi, karena tidak memiliki permukaan fungsional kelompok itu, seperti yang dibahas sebelumnya, kinerja alter amobil enzim .

Ketika GO langsung dimuat dengan horseradish peroxidase (HRP) memiliki maksimal pemuatan 0,1 mg mg/ 1 [39], tetapi beban meningkat menjadi 0,2, 0,7 dan 1,3 mg mg/ 1 bila diterapkan untuk memisahkan sampel CRGO yang secara kimia dikurangi dengan L-ascorbic Asam (L-AA) untuk 2, 4 dan 12 jam (CRGO-2, CRGO-4, dan CRGO-12) [40].

Pemuatan enzim yang lebih tinggi dapat dipertahankan pada sampel GO yang jauh berkurang dan juga mencatat bahwa resultan hidrofobik dari permukaan CRGO sebanding dengan tingkat pengurangan kimia - proses yang kemudian difungsikan permukaan GO dengan kelompok amina.

Karbon nanotube (CNT) juga ditampilkan meningkat stabilitas enzim terkonjugasi sebagai lawan enzim bebas. CNT terkonjugasi dengan NADH oksidase (NOx) dari Bacillus cereus dicapai diperkirakan setengah-hidup 800 jam, hampir tiga kali lipat dari NOX bebas. Selanjutnya, Gambar 2 menunjukkan bagaimana imobilisasi NOX pada CNT sangat meningkatkan stabilitas enzim pada 50°C dan terutama pada 90°C.

Demikian pula, imobilisasi enzim pada CNT berdinding multi (MWCNTs) juga meningkatkan stabilitas termal enzim. Dengan demikian enzim amobil Nanomaterials karbon telah menunjukkan signifikansi pada peningkatan aktivitas dan stabilitas. Logam / oksida logam dan polimer Nanomaterials Bahan anorganik juga menawarkan banyak sifat unik yang membuat mereka sangat baik untuk platform imobilisasi enzim.

Aplikasi NP logam sebagai enzim operator yang cukup beragam, dan termasuk penginderaan urea, penginderaan glukosa dan produksi biodiesel , dan NP polimer memiliki aplikasi termasuk mengendalikan pembekuan darah dan pemberian obat . Di sini kita meninjau konjugat enzim-nanopartikel dengan baik logam / logam oksida NP NP atau polimer sebagai pembawa enzim.

Enzim aldose rhamnulose-1-fosfat dari Escherichia coli (RhuA) diamobilisasi ke nanopartikel emas (AuNPs) melalui beberapa interaksi lemah dengan tiol, asam karboksilat, dan amina . Laju reaksi awal antara dihidroksiaseton fosfat (DHAP) dan (S) -Cbz-alaninal mencapai 4,5 mM h? 1,yang berjumlah lebih dari satu perangkat tambahan empat kali lipat dari laju reaksi dibandingkan dengan membebaskan enzim mengambang yang mengalami laju reaksi dari 1,1 mM h/ 1 di kondisi yang sama dengan konsentrasi enzim yang sama.

Perak NP juga bertindak sebagai operator enzim untuk enzim lipase yang diamobilisasi melalui polimerisasi individu polydopamine disebut polydopamine. Kompleks ini dilaporkan untuk menghasilkan biodiesel dengan yield produksi sampai 95%, sedangkan lipase bebas ditampilkan hasil yield hanya 86% .

Peningkatan ini dilaporkan dipicu oleh peningkatan kepadatan enzim dan meningkatkan eksposur lipase amobil untuk substrat karena enzim imobilisasi pada NP. Imobilisasi lipase pada

NP logam juga dapat menyebabkan ditingkatkanny transportasi massal kejadian substrat. Tanpa modifikasi permukaan, pembentukan linker bebas lipase AuNPs kompleks memiliki Michaelis konstan kecil (KM) dan kecepatan maksimum yang sama (Vmax) dibandingkan dengan enzim bebas, dan nilai-nilai KM yang masing-masing 9,10 mM dan 23,91 mM. Ini membuktikan bahwa lipase memiliki afinitas atau selektivitas yang lebih tinggi, diwakili oleh lebih kecil Nilai KM, menuju substrat dalam kompleks enzim-Aunp seperti penambahan NP merupakan cara efektif dari tuning asosiasi lipase-substrat .

Selanjutnya, didasarkan pada teori difusi-tabrakan dan persamaan stokes-einstein, aktivitas enzimatik lipase-AuNPs konjugat tergantung ukuran: ukuran partikel yang lebih kecil menghasilkan

efisiensi katalitik yang lebih tinggi dari lipase dengan meningkatkan nya afinitas kinetik menuju substrat.Demikian pula, kelompok penelitian lain menunjukkan bahwa ketika amobil ke mikrosfer magnetik polydopamine dilapisi (Fe3O4 @ PDA) dengan diameter sekitar 220 nm, tripsin mengalami kapasitas mengikat yang lebih besar dan perpindahan massa ditingkatkan .

Ketika Fe3O4 @ PDA dicampur dengan larutan protein selama 30 menit pada 37 °C, semua molekul tripsin yang hadir pada permukaan magnetik Fe3O4 @ PDA, di mana mereka mudah diakses dengan protein sasaran, meningkatkan kapasitas mengikat. Menariknya, ketika konsentrasi protein diturunkan ke 5 ng mg- 1, deteksi masih sukses, dan dikaitkan untuk konsentrasi tinggi substrat dekat amobil tripsin pada permukaan Fe3O4 @ PDA.

Tingkat amobil peningkatan aktivitas enzim juga dapat tergantung pada nanomaterial denagn morfologi yang spesifik . Misalnya, ZnO nanocrystals dalam bentuk nanospheres, nanodisks, dan nanomultipods (Gambar 3, baris bawah) yang diamobilisasi dengan lobak peroksidase (HRP) melalui metode silang dengan glutaraldehid, sebagai dua kelompok aldehida dapat membentuk ikatan dengan amino kelompok HRP .

Hasil penelitian menunjukkan bahwa nanodisks berkelanjutan enzim pemuatan tertinggi di 0,275 mg m- 2, diikuti oleh nanomultipods di 0.240 mg m?-2, dan akhirnya nanospheres di 0,094 mg m- 2. Namun sesuai efisiensi katalitik (kcat / KM) dari 1,09 mM s- 1, 1, 1,28 mM s- 1, 0.78 mM s- 1 untuk HRP yang diamobilisasi di masing-masing nanodisks, nanomultipods, dan nanospheres, menunjukkan bahwa NP morfologi dapat memainkan peran yang lebih penting dari aktivitas enzim amobil dari enzim konsentrasi pemuatan.

Penelitian ini menyimpulkan bahwa nanomultipods memiliki efisiensi katalitik tertinggi karena mereka langsung meningkatkan efisiensi katalitik karena meningkatnya loading enzim ruang untuk glutaraldehid kimia berbasis polimerisasi terjadi. Sebaliknya, ruang di antara nanopods terbatas, akibatnya membatasi glutaraldehida dari self-polimerisasi dan mengurangi jumlah enzim amobil.

Selain itu, multi-polong dapat jangkar gugus amino, yang kemudian menghasilkan lebih tinggi efisiensi imobilisasi HRP .

Hasil ini memperkuat gagasan bahwa pemilihan struktur morfologi nano tidak berdampak pada kepadatan / aktivitas enzim dan karenanya meningkatkan aviditas antara enzim dan substrat. Penelitian lain pada morfologi NP menguatkan hasil tersebut. Ketika-amilase diamobilisasi ke nanocrystals CaHPO4, laju reaksi katalitik dari nanoflowers dan nanoplates ditampilkan aktivitas kuat dari membebaskan-amilase (Gambar 3, baris atas).

Nanoflowers dan nanoplates memiliki rasio permukaan yang lebih tinggi daerah-ke-volume dari hexahedrons paralel, struktur lain dianalisa dalam penelitian, dan sebagai akibat dari kurang massa yang signifikan mentransfer keterbatasan, porsi yang lebih besar dari α amylase amobil bertumpu pada permukaan dan memiliki kemungkinan lebih tinggi dari berinteraksi dengan substrat.

Penelitian ini juga menunjukkan bahwa laju reaksi (k) perubahan dengan bentuk; nanoflowers menghasilkan tingkat katalitik tertinggi (16,5? 10? 3 s 1?), maka nanoplates (8,0? 10? 3 s? 1), dan hexahedrons akhirnya paralel (1.2? 10? 3 s? 1) [52]. Morfologi nanomaterial, khususnya NP kelengkungan dan luas permukaan, telah terbukti secara langsung mempengaruhi peningkatan enzimatik.

Empat diameter yang berbeda - sehingga empat bidang permukaan yang berbeda dan lekukan - dari NP polystyrene dimodifikasi karboksil-(COOH-PS NP) yang sarat dengan 80 kDa glikoprotein, zymogen Factor XII (FXII), yang diaktifkan oleh kallikrein (KAI). Aktivitas protein diserap dipelajari, dan hasil menunjukkan bahwa NP yang lebih besar (220 nm) memiliki efek positif yang kuat pada aktivitas enzim-NP kompleks . Penelitian ini juga mengidentifikasi

korelasi terbalik antara permukaan NP dan aktivitas protein. Analisis kinetika pada FXIIa menggunakan model Michaelis Menten menyimpulkan bahwa protein yang diamobilisasi pada permukaan NP lebih fungsional (Aktif) dari protein bebas dalam larutan .

Dalam aplikasi lain yang melibatkanpolimer NP, β-Dglucosidase dari almond diamobilisasi melalui adsorpsi ke NP terdiri polystyrene a (PS) inti ke mana silang poli (N isopropylacrylamide) (PNiPA) jaringan terpasang . Menariknya, Struktur NP, disebut sebagai microgel PS-PNiPA, adalah bermuatan negative lemah, sehingga tolakan antara NP dan enzim dan membutuhkan formasi ikatan hidrogen untuk menghubungkan enzim ke NP.

Perhitungan parameter kinetik menunjukkan bahwa pada 40 °C, KM meningkat 66% ketika diamobilisasi ke PSPNiPA dibandingkan dengan β D-glucosidase dalam larutan bebas. Selain itu, aktivitas hidrolitik meningkat dengan factor 3,2-3,5 pada PS-PNiPA mikrogel. Meskipun NP polimer dan logam mungkin memiliki sifat material yang berbeda secara fundamental, mereka memiliki keduanya telah berhasil digunakan sebagai platform imobilisasi untuk meningkatkan aktivitas enzimatik.

Nanocrystals semikonduktor luminescent Nanocrystals semikonduktor luminescent, atau kuantum titik (qds), telah digunakan dalam penelitian fundamental

dan aplikasi teknis karena sebagian unik tergantung ukuran, sifat fisik dan elektronik mereka, termasuk resistensi terhadap photobleaching, ukuran fotoluminesen, dan besar Stokes menggeser. Aplikasi umum yang melibatkan qds termasuk pencitraan seluler, theranostics, biosensing in vivo, dan cerdas molekul probe penginderaan.

Kelompok penelitian telah menganalisis efek dari morfologi NP pada aktivitas enzim oleh melumpuhkan enzim endoglukanase ke CdSe-ZnS core-shell qds dengan diameter 5 dan 10 nm, masing-masing, melalui koordinasi afinitas logam dan rekayasa tag C-terminus histidin . Skema

histidin tag bioconjugation memungkinkan kontrol moderat lebih baik jumlah biomolekul per QD dan selanjutnya mereka berorientasi pada permukaan QD. Hidrolisis selulosa fosfat-asam-bengkak (PASC) diperiksa untuk menganalisis aktivitas katalitik konjugat QD-enzim.

Dibandingkan dengan enzim bebas dan terlepas dari ukuran partikel, laju hidrolisis diangkat dua kali lipat ketika PASC melekat pada qds melalui koordinasi dengan tag polyhistidine mengapit di selulosa. Kapan ukuran partikel dipertimbangkan dan ukuran yang berbeda dari qds dipelajari secara terpisah, ditemukan bahwa tingkat hidrolisis awal oleh konjugat QD-enzim adalah sebanding dengan dimensi nanometer: 5 nm QD-enzim memiliki tingkat hidrolisis awal 461,1 um h? 1, sedangkan 10 nm QD-enzim lebih tinggi (533,3 um h? 1).

Sesuai dengan penjelasan ini, 5 nm dan 10 nm diameter qds memiliki 4,9 dan 5,6 kali lipat meningkat masing di tingkat hidrolisis dibandingkan dengan enzim bebas (94,4 um h? 1) [57]. Laporan ini mendukung gagasan bahwa nanomaterial morfologi, ukuran, dan orientasi secara signifikan dapat meningkatkan aktivitas enzimatik.

Studi lain yang berkaitan dengan qds mengumpulkan de novo chimeric kolagen-PTE trimer (PTE3) dalam rasio dikendalikan untuk Qds. PTE3 itu berkumpul untuk CdSe-ZnS core-shell qds, beberapa di antaranya yang dipancarkan pada 525 nm dan beberapa di 625 nm. Bila dibandingkan dengan enzim dalam larutan bebas, baik qds menunjukkan tingkat aktivitas enzimatik secara signifikan ditingkatkan; Efisiensi enzimatik meningkat 30-40% keseluruhan. Meskipun fokus di sini secara khusus berada di aktivitas enzim saat imobilisasi ke NP, itu juga penting untuk dicatat bahwa ketika substrat melekat NP seperti qds, perbaikan ditandai dalam kinerja enzimatik memiliki juga telah dilaporkan .

Satu studi rinci tentang peningkatan kinerja basa fosfatase (AP) bergerak di CdSe-ZnS core-shell Qds menunjukkan peningkatan di kedua Vmax dan kcat dengan Kontrol orientational sukses penempatan AP dibandingkan dengan AP dalam larutan bebas (Gambar 4) . Meskipun peningkatan metrik kinerja ini bervariasi besarnya dari 3% menjadi 23%, baik 525 nm dan 625 nm nanopartikel menunjukkan perbaikan sama sekali enzim-to-QD rasio diuji.

Menariknya, peningkatan pada 525 nm qds berkisar antara 14% sampai 23%, sedangkan 625 qds nm hanya melihat perbaikan mengukur sedikit kurang dari 10%, seperti dapat dilihat pada Gambar 4. Peneliti melakukan studi postulat bahwa permukaan yang lebih tinggi kelengkungan dari qds kecil lebih baik mempromosikan asli konfigurasi enzim dan enzim-enzim untuk-rendahinteraksi tetangga daripada qds lebih besar. Terbesar peningkatan kinerja enzim tercatat saatenzim lebih sedikit bergerak pada qds dan karena itu lebih menguatkan dalil yang disebutkan .

KesimpulanEnzim adalah akselerator aktif dari banyak proses biokimia dan secara luas digunakan untuk mengkatalisis reaksi dalam berbagai aplikasi. Nanopartikel telah ditunjukkan untuk

meningkatkan efektivitas enzim amobil , yang memiliki memicu minat penelitian dalam sistem enzim-NP (lihat Tabel 1). Meskipun tidak semua konjugat enzim-NP menunjukkan peningkatan aktivitas enzimatik, banyak dari mereka yang juga tampak bergantung pada memiliki diskrit, bioconjugation dikendalikan dari enzim untuk NP .

Selanjutnya, lima mekanisme fisika utama berkontribusi aktivitas enzimatik ditingkatkan pada NP enzim konjugat: kepadatan enzim yang lebih tinggi; ditingkatkan transportasi massal kejadian substrat karena kedua substrat ke permukaan NP dan ke gerakan bioconjugate NP-enzim; NP kelengkungan / morfologi; NP permukaan kimia NP yang lebih mengarah ke enzim aktif; dan orientasi enzim yang menguntungkan bagi peningkatan interaksi enzim-substrat.

Mekanisme ini berfungsi untuk memberikan pemahaman yang lebih baik dari peningkatan aktivitas enzim pada NP dan dapat diterapkan untuk mengoptimalkan desain baru NP-enzim sistem konjugasi. Seperti yang ditunjukkan dengan berbagai contoh yang disajikan di sini, peningkatan masih belum sepenuhnya diprediksi, dan penelitian tambahan yang harus dilakukan untuk memberikan kerangka untuk memahami persis bagaimana aktivitas enzimatik ditingkatkan dalam sistem NP.