近日，中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心高興發(fā)團隊在醫(yī)用納米材料理論研究方面取得進展。相關(guān)研究成果以Computer-aided nanodrug discovery: recent progress and future prospects和Optimizing the standardized assays for determining the catalytic activity and kinetics of peroxidase-like nanozymes為題，分別發(fā)表在《化學(xué)學(xué)會評論》（Chemical Society Reviews）與《自然-實驗手冊》（Nature Protocols）上。該團隊綜述了醫(yī)用納米材料設(shè)計的最新研究動態(tài)，展望了未來發(fā)展方向，并提出了計算輔助設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)化實驗方法在推動領(lǐng)域發(fā)展方面的作用。納米材料因獨特的物理化學(xué)特性，在疾病預(yù)防和治療方面展現(xiàn)出潛力。然而，面對眾多的納米材料種類和復(fù)雜的納米-生物界面相互作用，實現(xiàn)具有特定生物醫(yī)學(xué)功能的納米材料的精準(zhǔn)設(shè)計和篩選面臨挑戰(zhàn)。計算機集群和算法的快速發(fā)展為實現(xiàn)這一目標(biāo)提供了契機。該研究探討了計算機輔助醫(yī)用納米材料發(fā)現(xiàn)的潛力，強調(diào)了計算方法在揭示納米材料與生物分子間關(guān)鍵界面相互作用如表面吸附、超分子識別、表面催化和化學(xué)轉(zhuǎn)化等方面的重要意義。這些相互作用是決定納米材料醫(yī)學(xué)功能的關(guān)鍵因素。同時，該團隊研究了機器學(xué)習(xí)技術(shù)如何通過分析大量實驗和計算數(shù)據(jù)來預(yù)測納米材料的醫(yī)學(xué)功能，為個性化精準(zhǔn)醫(yī)療提供了新途徑。這種跨學(xué)科的創(chuàng)新整合可以加速醫(yī)用納米材料的研發(fā)進程，為未來精準(zhǔn)納米藥物的設(shè)計和篩選提供技術(shù)支持，實現(xiàn)更高效、更安全的治療方式以滿足臨床治療的個性化需求。納米材料的類酶催化活性是其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的關(guān)鍵特征。為了促進具有類酶催化活性的醫(yī)用納米材料的發(fā)展，需要精確調(diào)控其活性位點的幾何和電子結(jié)構(gòu)，以優(yōu)化催化活性和底物選擇性。因此，對這類納米材料的催化活性和動力學(xué)特性的準(zhǔn)確表征變得至關(guān)重要。為此，高興發(fā)團隊與北京理工大學(xué)梁敏敏團隊合作，提出了改進的標(biāo)準(zhǔn)化方法。這一方法結(jié)合傳統(tǒng)酶的米氏動力學(xué)和納米材料的理化性質(zhì)，能夠更準(zhǔn)確地描述不同形狀、尺寸和組分的類過氧化物酶納米材料的動力學(xué)活性。該方法有助于全面評估不同類酶催化納米材料的酶學(xué)特性，對推動這些醫(yī)用納米材料在實際應(yīng)用中的發(fā)展具有重要意義。考慮到現(xiàn)有的催化活性測定技術(shù)以及活性位點數(shù)量與表面積的測量技術(shù)已相對成熟，這種優(yōu)化的表征方法有望在納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，為設(shè)計和篩選具有特定生物醫(yī)學(xué)功能的納米材料提供實驗支持。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金等的支持。論文鏈接：1、2醫(yī)用納米材料理化性質(zhì)及影響其醫(yī)學(xué)功能的納米-生物界面相互作用