バイオ触媒マイクロおよびナノモーター

Biocatalytic Micro- and Nanomotors.

• Soňa Hermanová
• Martin Pumera

抄録

酵素動力マイクロ・ナノモーターは、酵素をトリガーとした化学変換を利用して、基質（燃料）の化学結合に蓄積されたエネルギーを放出して運動させる、自然界から着想を得た小型のデバイスである。従来の化学的マイクロ・ナノモーターに比べて、グルコース、尿素、グリセリド、ペプチドなどの生体適合性の高い燃料を利用して自走する点が魅力である。また、機能性材料を用いた設計により、活性型ターゲティング、薬物送達・放出、バイオセンシング、水処理、環境モニタリングなどの機能を効率的に発揮できるようになっている。これまでバイオエンジンとして利用されてきた酵素は数が少ないため、近い将来、水の汚染物質や疾患関連代謝物を選択的に探索し、燃料として利用するための新世代の多機能、酵素動力のナノロボットが登場することが予想されます。このミニレビューでは、酵素を動力源とするマイクロおよびナノマシンの最近の進歩に焦点を当てています。

Enzyme-powered micro- and nanomotors are tiny devices inspired by nature that utilize enzyme-triggered chemical conversion to release energy stored in the chemical bonds of a substrate (fuel) to actuate it into active motion. Compared with conventional chemical micro-/nanomotors, these devices are particularly attractive because they self-propel by utilizing biocompatible fuels, such as glucose, urea, glycerides, and peptides. They have been designed with functional material constituents to efficiently perform tasks related to active targeting, drug delivery and release, biosensing, water remediation, and environmental monitoring. Because only a small number of enzymes have been exploited as bioengines to date, a new generation of multifunctional, enzyme-powered nanorobots will emerge in the near future to selectively search for and utilize water contaminants or disease-related metabolites as fuels. This Minireview highlights recent progress in enzyme-powered micro- and nanomachines.

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