Se llama nanozimas a aquellos nanomateriales que tienen características intrínsecas similares a las de las enzimas naturales. Por ejemplo:
- un tipo de nanopartículas de Fe3O4 muestran actividades enzimáticas dependientes del pH similares a las de la peroxidasa y la catalasa;
- nanopartículas de azul de Prusia (Fe7(CN)18(H2O)x, 14 ≤ x ≤ 16) poseen actividad similar a las de la peroxidasa, la catalasa y la superoxidodismutasa;
- nanopartículas de Mn3O4 imitan a tres enzimas antioxidantes celulares: la superoxidodismutasa, la catalasa y la glutationperoxidasa.
Desde que en 2007 se presentó la primera evidencia de que las nanopartículas de Fe3O4 tienen una actividad intrínseca que imita a la de la peroxidasa se han descubierto cientos de nanomateriales que realizan la actividad catalítica tanto de dicha enzima natural como de la oxidasa, la catalasa, la haloperoxidasa, la glutationperoxidasa, la uricasa, la metanomonooxigenasa, la hidrolasa o la superoxidodismutasa. Excepcionalmente, se ha informado que una amplia variedad de nanomateriales exhiben actividad multienzimática.
En algunos casos se podría decir que, más que imitar, las nanozimas emulan las capacidades de las enzimas naturales, ya que aquellas pueden diseñarse de modo que tengan alta estabilidad, bajo costo y fácil almacenamiento, ventajas de las que carecen las enzimas tradicionales.
Aprovechando las propiedades fisicoquímicas de los nanomateriales, las nanozimas han mostrado una amplia gama de aplicaciones, desde la detección in vitro hasta el reemplazo de enzimas específicas en sistemas vivos. Por eso, las nanozimas prometen servir como sustitutos directos de las enzimas tradicionales, e incluso mejorar sus funciones.
Ventajas y limitaciones
Entre las ventajas de las nanozimas se podrían destacar las siguientes:
- alta actividad catalítica
- actividad y tipos catalíticos sintonizables
- actividad mimética multienzimática
- alta estabilidad
- utilización de materiales reciclables
- facilidad de producción en masa
- bajo costo
- almacenamiento a largo plazo
- robustez frente a entornos hostiles
- facilidad de multifuncionalización (gran superficie para bioconjugación)
- actividad catalítica controlable mediante estímulos externos (luz, ultrasonido, calor, campo magnético, etc.)
- propiedades fisicoquímicas únicas (fluorescencia, propiedades eléctricicas, paramagnéticas, etc.)
Pero también tienen limitaciones como la de poca selectividad de sustrato y la de que pueden tener una potencial toxicidad. También se caracterizan por que las propiedades catalíticas dependiente del tamaño, la forma, la estructura y la composición, lo cual puede ser una desventaja, aunque también sería una ventaja si se conocieran bien los mecanismos de actuación pare mejorar su diseño.
Más información en Acc. Chem. Res. 2019, 52, 8, 2190–2200, DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00140.
