A nanozyme-ok (amelyek nevét a nano- és az enzim angol megfelelőiből képezték) olyan nanoméretű biokatalizátorok, amelyek egyfázisú nanorészecskeként képesek az enzimműködést utánozni. Természetes enzimeket számos ipari szektorban alkalmaznak katalizátorként, de vannak hátrányaik is: nagyon érzékenyek, könnyen denaturálódhatnak a hőmérséklet-, pH- vagy nyomásváltozás hatására, és ilyenkor elveszítik az aktivitásukat. Az utóbbi időszakban ezért egyre nagyobb igény mutatkozik a természetes enzimek kiváltására, és a nanozyme-ok alkalmasak e célra.
„Már régen elkezdődtek az enzimutánzó anyagok kifejlesztését célzó kutatások. 2007-ben fedezték fel az első peroxidáz-mimikáló nanozyme-ot. E szervetlen nanorészecskéknek hasonló katalitikus tulajdonságaik vannak, mint a természetes enzimeknek, így helyettesíthetik őket – mondja Szilágyi István. – A természetes enzimekkel az az egyik probléma, hogy sokszor génmódosított szervezetekből származnak, márpedig ezek használatát a különböző hatóságok is sokszor tiltják. Így verseny indult el a hatékony mesterséges enzimek megtalálása érdekében.”
A nanozyme-kutatás a kémia és az anyagtudomány egyik forró területe.
A brit Királyi Kémiai Társaság folyóiratának különszáma szerint immár 35 ország 400 kutatócsoportja foglalkozik nanozyme-okkal. Az MTA-SZTE Lendület Biokolloidok Kutatócsoport így egy rendkívül kompetitív tématerületen vetette meg a lábát.
Szilágyi István kutatócsoportjával (Fotó: mta.hu)
Az új Szilágyi Laboratory Lendület-kutatócsoport már csak nanozyme-okkal foglalkozik. Korábban még csak antioxidáns hatású nanozyme-okat kutattak, amelyek reaktív oxigénrészecskéket tudnak bontani, illetve csökkenteni tudják az oxidatív stresszt. A következő években azonban már olyan nanozyme-okat igyekeznek majd kifejleszteni, amelyek többféle enzimet is utánozni tudnak. Létezik ugyanis olyan nanozyme-család, amely a hidrolitikus hatású enzimek aktivitását utánozza. Ezek például az izocukorgyártásban játszhatnak jelentős szerepet a jövőben.
A kutatócsoport fő célja tehát a multifunkciós nanozyme-kompozitok kifejlesztése.
Nemcsak az iparban lehetne ezeket használni, hanem például a gyógyászatban is. Kezelni lehetne velük például gyulladásos betegségeket, hiszen nagy szükség lenne olyan széles spektrumú, antioxidáns hatású anyagokra, amelyek stabilisak és hatékonyak az élő szervezetekben uralkodó körülmények között Szilágyi István elmondta, hogy a második Lendület-csoport munkájának elindítása sokkal egyszerűbb volt, mint 2018-ban az első csoportjáé. Akkor, 8 és fél éves svájci kutatómunka után mindent a nulláról kellett kezdeni Szegeden, be kellett szerezni a kutatási infrastruktúrát, és toborozni kellett új embereket is. A második csoport indulásakor azonban már szinte minden adott volt, így azonnal elkezdődhetett a kutatás.
A világon nanozyme-okat vizsgáló kutatócsoportok között vannak enzimkatalízissel foglalkozó cégek berkein belül működő laboratóriumok is, így a kutatásvezető feltételezi, hogy a közeljövőben egyre több nanozyme-alapú, iparilag hasznosítható termék is megjelenik. Szilágyi István hangsúlyozza, hogy ők felfedező kutatást folytatnak, bár közelítenek az alkalmazott kutatás felé. A használható termék megszületéséhez azonban mindenképpen ipari partnerek vagy kutatóintézetek bevonására lesz szükség.
