酵素ナノアーキテクチャ：組織とデバイス応用

超小型の機能的マシンの製造とそれらを超小型の領域または体積内に統合することは、新しい技術の創造に役立つ可能性があります。超小型のマシンとデバイスシステムの開発の最終的な目標は、独立した分子が独立したデバイスコンポーネントとして機能する構造を構築することです。異常な機能を実現するために、デバイス構造内で酵素を使用することは魅力的な解決策であり、酵素は高い反応効率と特異性を持つ効率的なマシンと見なされ、環境条件下でも機能することができます。このレビューでは、デバイス応用を含む先進的な機能のための酵素固定化の最近の進展を、マイクロ/ナノレベルの構造制御、またはナノアーキテクチャの観点からまとめています。例は大まかに有機ソフトマター、無機ソフトマテリアル、または統合/組織化されたメディアに分類されます。ポリマーやそのハイブリッドなどのソフトマターは、酵素の捕捉と封入に適した媒体を提供します。さらに、自己集合と配列形成に基づく自己固定化は、ソフトな機能を持つ酵素ナノアーキテクチャを生み出します。ナノスペース内での酵素の閉じ込めには、明確に定義されたチャネルを含む硬い無機メソポーラス材料が重要な役割を果たします。閉じ込められた酵素は、安定性の向上や制御可能な配置を示し、機能的リレーの形成や人工デバイスへの統合に役立ちます。層状構造やランギュール・ブロジェット膜などの組織化された脂質集合体は、制御可能な酵素配置を構築するための最良のメディアのいくつかです。これらの膜の超薄型は、電極やトランジスタなどの外部デバイスとの接続を容易にします。人工酵素および酵素擬似触媒は、非生物材料を含む酵素機能の例として簡単に説明されます。これらのシステムは、過酷な条件下での自然酵素の不安定性などの欠点を補う可能性があります。私たちは、酵素とその模倣物が、近い将来の技術において自由に結合、組織化、および統合されると信じています。