基于纳米仿生催化材料的生命分析技术研究

纳米仿生催化材料具有制备简单、性质稳定等诸多优势，在模拟生物酶方面显示出极其诱人的应用前景。本项目旨在筛选并设计具有过氧化物酶特性的金属以及金属氧化物纳米仿生催化材料。根据酶的催化中心和识别中心理论，通过可控纳米制备技术调控纳米仿生催化材料的催化活性特征，利用表面化学修饰技术构建纳米仿生催化材料的识别活性中心，并研究其仿生催化性能与纳米结构和表面性质的关系，重点阐述纳米人工模拟酶构建中催化活性中心和识别活性中心的关系。通过纳米仿生催化材料的可控制备、表面识别位点与催化位点的调控及界面组装，建立用于抗原抗体、核酸、葡萄糖（血糖）、胆固醇、尿酸等检测的生命分析新方法与新技术。

纳米人工模拟酶是近年来材料学、物理学和化学领域的研究热点，其具有制备方法简单经济、稳定性高、耐酸碱、耐高温等特点，已被广泛应用于多个领域。本项目通过可控纳米制备技术调控纳米仿生催化材料的催化活性特征，利用表面化学修饰技术构建纳米仿生催化材料的识别活性中心，并研究其仿生催化性能与纳米结构和表面性质的关系。提出纳米氧化铜模拟过氧化物酶的概念，稳态动力学分析结果表明，相比于辣根过氧化物酶和其它纳米材料，纳米氧化铜对过氧化物酶底物TMB具有更强的亲和力。基于纳米氧化铜显著的模拟过氧化物酶活性，构建了一种高选择性和高灵敏度的化学发光胆固醇传感器。研究了纳米氧化铜对对苯二甲酸-过氧化氢荧光体系的催化增敏作用，进而建立了对苯二甲酸-过氧化氢-纳米氧化铜荧光增强体系。利用对苯二甲酸-过氧化氢-纳米氧化铜荧光体系可对过氧化氢，葡萄糖，乳酸含量进行测定。发现了纳米氧化铜具有抗坏血酸、半胱氨酸氧化酶特性，将此性质与纳米氧化铜的模拟过氧化物酶特性偶联，可对标记物的检测信号进行级联放大。研究了金纳米粒子模拟过氧化物酶活性的来源以及表面修饰对其活性的影响，并对其它影响其催化活性的因素，包括合成过程、不同修饰金纳米粒子的氧化还原性质和催化底物的表面电荷性质进行了研究。利用裸纳米金的模拟过氧化物酶特性，构建了一种新型人工模拟酶生物传感器，并采用双抗体夹心法，将其应用于甲胎蛋白的检测。研究了不同表面修饰与负载条件下，纳米铂的模拟过氧化物酶活性的特点和规律。根据不同的应用目的，通过对纳米铂的不同功能化设计，得到了可原位还原检测汞离子的柠檬酸修饰铂纳米粒子探针、可用于肿瘤细胞靶向成像和检测的高催化活性氧化石墨烯负载多孔铂、可用于高蛋白背景生物样品测定的白蛋白-纳米铂壳核材料等。