阎锡蕴研究组首次发现氧化铁纳米颗粒模拟酶

　　2007年8月27日，国际权威期刊《自然-纳米技术》在线刊发了生物物理研究所阎锡蕴研究员主持完成的《氧化铁纳米颗粒具有过氧化物酶活性》论文。该刊同时配发评论文章：《氧化铁纳米颗粒：蕴藏的功能》（Hidden talent）。评论文章称：“阎锡蕴、柯沙和同事们首次发现氧化铁纳米颗粒具有类似过氧化物酶的催化活性，并提出了氧化铁纳米颗粒模拟酶的概念。这一发现不仅为惰性金属材料在纳米尺度具有催化活性的学说提供了新的论据，而且拓展了磁性纳米颗粒的应用。虽然在生物技术和医疗领域，如何更好地利用纳米材料的催化活性还有待探索，然而氧化铁纳米颗粒催化活性的发现，无疑将引起人们更多的关注”。

　　在纳米医学研究中，氧化铁纳米颗粒作为一种理想的材料，可用于疾病诊断、控制药物释放和体内分子成像。氧化铁纳米颗粒通常用于分离和纯化蛋白质、DNA、病毒和细胞。这主要是利用氧化铁纳米颗粒的磁性，如果将其表面连接抗体，也就是一种能够特异识别生物分子的蛋白质，它便具有靶向识别和磁性分离的双重功能。在医学应用中，传统的检测方法是将纳米颗粒的磁分离作用与酶标记的抗体免疫反应结合起来，后者通过酶催化底物显色显示生物分子的存在并进行定量。

　　阎锡蕴研究员长期从事肿瘤抗体研究，近年来先后主持了国家863计划“肿瘤抗体药物”重大课题、国家自然科学基金、中科院方向性研究项目，并参与国家973纳米生物学研究项目。她说，“这一发现是典型的学科交叉产物，是免疫学、生物化学和材料学共同合作研究的结果。这一发现在意料之外，但在情理之中”。研究组最初的试验设计是为了寻找肿瘤细胞新靶标，在磁性纳米颗粒上连接了他们已获得发明专利的“抗体”，希望研制一种新的具有识别抗原和磁性分离双重功能的免疫纳米颗粒，用于肿瘤的诊断和治疗。然而，在鉴定抗体分子是否连接氧化铁纳米颗粒时，遇到了不能排除的本底噪音。在用尽各种方法排查之后，他们没有得到预期的结果。研究小组由此推测，磁性纳米颗粒可能具有另外一种性质，尚未被发现和证明。这种性质很可能是过氧化物酶的催化活性。为了证明这一大胆的推断，研究人员从不同纳米材料研究机构取样，并对不同大小尺寸的氧化铁纳米颗粒材料分别展开了仔细研究。经过几个月的努力，试验最终证实了他们的推测是真实的。随后，研究人员又巧妙地利用纳米颗粒模拟酶的这一新特性，设计了多种免疫检测方法，实现了对乙肝病毒表面抗原和肌钙蛋白的检测；并将其与蛋白质性质的辣根过氧化物酶进行比较，发现这种纳米颗粒模拟酶具有制备简单、经济、耐高温和耐酸碱等诸多优势。在此基础上，研制了多种新的免疫检测模型，拓展其在其它方面的新用途。例如，污水处理和酸雨检测。因此，氧化铁纳米颗粒的应用前景不言而喻。

　　《自然-纳米技术》刊发她们的研究论文后，网络刊物《自然中国》随即将该论文列入其“研究亮点”给予了报道。

　　阎锡蕴研究员说，“由于国家、中科院和中科院生物物理研究所对于纳米生物学和纳米医学等交叉学科的重视，使她这样从事肿瘤抗体研究的学者有机会参与了纳米科学的研究，有机会与物理、化学等领域的专家合作，从而促使她关注纳米材料和纳米技术与生物学的结合点，并有了这项成果”。

　　这一发现对于从事科研活动的人而言，“发现”本身也许只是一般的“发现”；其更深层次的意义在于，研究人员对研究中出现的看似偶然和不可能的现象，特别是当实验结果与预期相左时，不能轻易放弃，只要进行认真分析，可能会有意外的发现。这便是科学探索的本质。