Công nghệ nano cải thiện xúc tác enzyme
   Enzyme là các chất sinh học quan trọng ngày càng được sử dụng nhiều trong sản xuất các hóa chất tốt, đặc biệt là khi độ tinh khiết cao được yêu cầu, ví dụ, để sử dụng dược phẩm.  Là chất xúc tác xuất hiện tự nhiên, chúng rất được quan tâm từ quan điểm của hóa học xanh;  tuy nhiên, chúng cũng thể hiện một số hạn chế, chẳng hạn như độ ổn định tương đối kém khi sử dụng lâu dài và chi phí cao.
   Vai trò xúc tác của chúng phụ thuộc vào sự ổn định của trạng thái chuyển tiếp, trong khi tính đặc hiệu của chúng có liên quan đến chế độ đặc biệt của tương tác cơ chất enzyme.  Điều này có thể được giải quyết theo sơ đồ khóa móc Emil Fisher được đề xuất vào năm 1894, hoặc của mô hình Koshland, [26] kết hợp các thay đổi về cấu trúc enzyme rời rạc và đảo ngược do chất nền gây ra.  Như một vấn đề thực tế, các enzyme có thể sử dụng chuyển động bên trong của chúng để cung cấp một hình thức mở cho lối vào của chất nền.  Sau này, sự hiện diện của chất nền tạo ra một cấu trúc khép kín, ngăn chặn sự thoát ra và thực hiện xúc tác hiệu quả hơn.
  Một chiến lược quan trọng để cải thiện hiệu suất enzyme là bằng cách thực hiện bất động của chúng trên một hỗ trợ thích hợp [27 thép31].  Người ta đã chứng minh rằng bất động có thể ảnh hưởng hiệu quả đến sự ổn định và hoạt động của các enzyme, ví dụ, bằng cách tạo ra sự thay đổi cấu trúc hoặc cải thiện khả năng bảo vệ của chúng chống lại các quá trình nội phân tử, như tự phân giải, phân giải protein và tổng hợp.  Mặt khác, việc sử dụng các enzyme cố định có xu hướng đơn giản hóa việc thiết kế lò phản ứng, cho phép kiểm soát hoặc dừng xúc tác bằng cách loại bỏ chúng khỏi phương tiện phản ứng.
  Việc lựa chọn hỗ trợ tốt nhất hay thuận tiện nhất phụ thuộc vào loại enzyme.  Các đặc điểm hỗ trợ nên bao gồm diện tích bề mặt lớn và chức năng hóa rộng rãi kết hợp mật độ cao của các nhóm phản ứng, với các trở ngại không gian tối thiểu, để cải thiện sự kết hợp với enzyme.
   Trong số nhiều chiến lược cố định hiện có, việc sử dụng các hạt nano siêu thuận từ là đặc biệt bổ ích từ quan điểm về hiệu quả và quá trình phục hồi enzyme [32].  Các hạt nano, nói chung, là vật liệu hỗ trợ đặc biệt thú vị bởi vì chúng cung cấp diện tích bề mặt lớn và chuyển khối lớn, liên quan đến tính di động tốt trong dung dịch.  Việc bao gồm các đặc tính từ tính là một lợi thế bổ sung, cho phép vận chuyển enzyme, tập trung và phục hồi bằng cách sử dụng các nam châm có sẵn trên thị trường.
   Các tính chất từ ​​liên quan đến các hạt nano, chẳng hạn như từ tính và maghemite, được mô tả tốt hơn là siêu từ tính, bởi vì các cấu hình từ hóa đặc trưng của chúng trong vòng trễ.  Trái ngược với các vật liệu từ tính khối lượng lớn, đáp ứng với trường ứng dụng thông qua sự liên kết của các miền từ tính ròng, các hạt nano từ tính xoay tròn các vectơ đơn của chúng, vượt qua mọi bất đẳng hướng có thể.  Theo cách này, sự định hướng mạch lạc của các miền từ tính tập thể biến các hạt nano siêu từ tính mạnh, thể hiện phản ứng cảm ứng từ rất lớn với sự có mặt của một trường ứng dụng [33 .38].  Trong điều kiện thích hợp, tính chất này có thể được chuyển đến toàn bộ hệ thống, tạo ra chất lỏng siêu thuận từ hoặc ferrofluids.
   Các quy trình cố định có thể liên quan đến sự tương tác trực tiếp (hoặc hấp phụ) của các enzyme với các hạt nano siêu thuận từ có chức năng, bằng phương pháp liên kết hydro và / hoặc tương tác điện hóa, hoặc bằng cách hình thành liên kết cộng hóa trị (hấp thụ hóa học).  Chức năng hóa hạt nano là một điều kiện rất quan trọng trong quá trình này, vì nó cho phép đưa ra các nhóm chức phù hợp ở bề mặt hạt nano, để tương tác với các enzyme và giúp ổn định các hạt nano trong dung dịch.  Nói chung, điều này được thực hiện đồng thời với quá trình silan hóa hạt nano, ví dụ, sử dụng triethoxysilane gắn với một loại alkyl amin, như trong trường hợp aminopropyl triethoxisilane (APTS), (C2H5O) 3Si (CH2)  ví dụ: (C2H5O) 3Si (CH2) nSH.  Silan hóa dẫn đến sự hình thành lớp phủ silicat bảo vệ xung quanh lõi từ tính, đồng thời cho phép các nhóm chức năng trên bề mặt được neo.  Đặc biệt trong trường hợp các enzyme oxi hóa khử, sự hiện diện của các vị trí sắt tiếp xúc có thể can thiệp vào quá trình xúc tác [39], và quy trình silan hóa đã được củng cố bằng cách áp dụng một phương pháp điều trị bổ sung các hạt nano mới được điều chế bằng tetraethoxysilane.
Sau bước silan hóa, các enzyme có thể được gắn vào các hạt nano siêu thuận từ có chức năng, bằng cách hấp phụ tĩnh điện hoặc sử dụng một liên kết thuận tiện như glutaraldehyd, cho các nhóm amin, hoặc carb (1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl)  nhóm carboxylic.
   Một số lượng lớn các enzyme đã được kết hợp với các hạt nano siêu thuận từ [32], bao gồm chủ yếu ba lớp điển hình, bên cạnh một số hệ thống đa enzyme:
+ Hydrolases: acetylcholinesterase, aminopeptidase, amylase, amyloglucosidase, cellulase, chitosanase, chymotripsin, esterase, epoxide hydrolases, β-D-galactosidase, glucosidase, halo- alkanedehalogenase, lipase, lysozyme, pectinase, phosphatase, subtilisin, trypsin, urease.
  +Oxidoreductase: alcohol dehydrogenase, D-amino acid oxidease, catalase, catechol dioxygenase, cholesterol oxidease, fructosyl amino-acidasease, glucose oxidease, lactase, L-lactate dehydrogenase, peroxidase, tyrosinase.
  +Các chất chuyển: pyruvate phosphate dikinase, RNA polymerase.
   Một ví dụ điển hình có thể được minh họa bằng lipase, một loại enzyme thủy phân các este như triglyceride thu được axit carboxylic và rượu (glycerol).  Quá trình este hóa, là phản ứng ngược, thường được loại trừ trong nước;  tuy nhiên, trong trường hợp này, có thể sử dụng huyền phù lipase trong dung môi hữu cơ.  Theo cách này, các phản ứng este hóa hoặc phản ứng este hóa hoặc phản ứng hóa học đã được thực hiện thành công [40].