Outstanding protein amount and enzyme activity of GOXand GI entrapped in FMS.
美国能源部：西北太平洋国家实验室 (Pacific Northwest National Laboratory，PNNL)研究人员发现将无活性的酶植入微小的蜂巢状硅胶小孔后，可以恢复这些酶的活性。
研究人员是在一次挽救冰箱中早已过期的酶时获得这项发现的，当将这些本该早已失效的酶植入一种叫做functionalized mesoporous silica（FMS）的纳米材料后，酶重新恢复了功能。食品加工、净化、生物传感器设计等需要控制催化剂并维持催化剂活性，此发现为开发这种enzyme traps在的这些研究中的使用价值开辟了新道路。
文章第一作者、PNNL首席科学家Eric Ackerman说，理论上可以认为酶在细胞中的活性比在溶液中的活性更高，是因为在细胞中，酶被其它生物分子包围，其浓度是标准生物实验室条件下的1000－10000倍。“这种拥挤现象也许有助于维持酶的活性。”文章刊登于11月28日《Nanotechnology》杂志。
这种硅胶螺旋成的FMS小孔，与细胞的拥挤度相仿。Ackerman与论文第一作者雷呈宏（Chenghong Lei，音译）等认为拥挤现象会导致展开的、自由漂浮的蛋白重新折叠，向上折起，恢复活性，一秒钟内能够催化上千种反应。
这种硅胶enzyme traps的制作方法与众不同。一般方法是将材料和酶混合为一粗糙的混合液，会导致酶的活性不可逆地被削弱酶。此方法首先是制造FMS，然后将酶系缚其上，避免影响酶的活性。
研究人员向这些硅胶小孔添加各种混合物，使其获得“功能”。混合物含有氨基基团（Amino Groups）和羧基基团（carboxyl groups），氨基和羧基基团携带的电荷与三种常见的生物催化剂——葡萄糖氧化酶（glucose oxidase ，GOX）、葡萄糖异构酶（glucose isomerase ，GI）和有机磷水解酶（organophosphorus hydrolase ，OPH）所携带的电荷相反。
溶液中的酶是伸展的，浮动的，如同水中的拖把头。当酶被压缩进小孔后，会被带相反电荷的FMS吸引到特定位点，在小孔中形成活性形式。此enzyme traps现可用于商业，溶液中的物质与小孔中的酶接触后被催化为目的产品。比如GI将葡萄糖转化为果糖，酶活性的标准检测证实FMS-GI生产果糖，比溶液中的酶更有效。OPH活性加倍，GOX活性变化范围从30－160％不等，提示酶在小孔中的定位很关键。Ackerman说某些情况下，需要与底物接触的酶的活性位点会朝向错误的方向，与小孔的壁紧密接触。
为了研究被捕获入FMS小孔的酶，研究人员用金纳米粒对蛋白-FMS复合体着色，并在电镜下进行观察。光谱分析被折叠为活性形式的酶，发现没有新的折叠方式，它们只是整洁地折叠，而不是被简单强行挤入小孔。
Ackerman说这项新发现与无细胞技术（cell-free techniques，利用细胞成分在一天内制造数百种人工设计的酶）相结合，可以加快研究特定作用的酶的步伐，在以酶为基础的分子机制上，研究“执行产能或者调节有毒污染物等复杂生物反应的纳米材料。
美国能源部(Department of Energy，DOE)的科学家发明了一种中孔洞分子筛(functionalized mesoporous silica，FMS)能够将失去活性的酶包埋在蜂巢状的硅孔中，并使这些酶重新恢复活性，这项研究起始于抢救冰箱中过期的酶，而令研究小组惊讶的是，经过特殊设计的中孔洞分子筛不但能使原本失活的酶复活，还能提高酶的活性。此研究结果能广泛的应用于食品加工、消除污染物、生物感应器以及其它需要酶催化的设计。
太平洋西北国家实验室(Pacific Northwest National Lab.，PNNL)的Eric Ackerman主任表示：由于在细胞内的酶浓度远比试管实验时高出一千到一万倍，因此酶在细胞内的工作效率比试管中高很多。研究团队希望开发能固定酶，提高酶浓度的技术，以提高酶活性。研究小组制作的中孔洞分子筛(FMS)由硅土(silica)环绕而成，形状为六角形，直径大约30纳米，类似于细胞的腔室，内衬固定有胺基(amine)、羰基(carboxyl groups)或是带有正负电的官能基，能诱捕相关的酶使其固定化，这项研究使得酶在细胞外能更安定，并提高其酶活性，此研究发表于Nanotechnology期刊。
举例来说：葡萄糖经过glucose isomerase (GI)催化会转变为果糖，在酶活性标准测试中FMS-GI制作果糖的成效比GI在溶液中更好，而organophosphours hydrolase(OPH)的活性也提高两倍，glucose oxidase (GOX)的活性则从30%~160%，表示在酶在分子筛中的方位是很重要的。这项技术的研发不但可以加速具特殊任务酶的开发，更可由此原理建构以酶为基础的分子仪，以执行复杂的生化反应，或清除毒物污染等。
