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由于其独特的光学性质和较好的生物相容性，以生物分子为模板合成的贵金属纳米簇在近年来受到大家的广泛关注。另一方面，纳米材料作为人工模拟酶的研究也越来越受到科研人员的重视。本论文主要研究了以生物分子为模板合成的金属纳米簇的性质及应用，发现石墨烯可有效调节金纳米簇的过氧化物酶活性。同时，还研究了以模拟抗原和佐剂为模板合成的金纳米簇在免疫治疗方面的应用。另外，建立了以贵金属纳米簇和多种荧光纳米材料作为探针的蛋白和细菌检测平台。得到的主要结论有: 1.通过简单地静电作用将以溶菌酶为模板合成的金纳米簇吸附在石墨烯上，得到的石墨烯-金簇复合物在广谱的pH范围内，特别是在中性pH条件下，都具有较高的过氧化物酶活性。基于这一优点，我们利用叶酸连接的石墨烯-金簇复合物开发了一个简单的，具有强选择性和高灵敏度的比色检测癌细胞的平台。这一发现有利于拓展金属纳米簇复合材料在生物催化和医疗诊断方面的应用。 2.我们采用一系列的DNA探针，利用DNA控制的石墨烯-血红素复合物组装构建了一个灵敏的，针对不同的目标检测物，包括金属离子，DNA和小分子的无标记比色检测平台。该方法灵敏度高，选择性强，且操作简单，有望在生物诊断，纳米电子学，生物纳米技术等领域获得广泛的应用。 3.首次证明聚吡咯纳米颗粒具有过氧化物酶活性，且催化活性类似于辣根过氧化物酶，其活性依赖于pH，温度和过氧化氢浓度。动力学分析表明，聚吡咯对H2O2的检测灵敏度高于HRP。我们利用聚吡咯成功地定量监控巨噬细胞所产生的过氧化氢。这一发现有利于聚吡咯在医疗诊断和生物技术上的应用。 4.将模拟抗原卵清蛋白与佐剂CpG ODNs共价连接，我们以该复合物作为模板合成了强荧光的金纳米团簇。所制备的金簇可以充当智能疫苗，有效刺激产生强免疫活性同时作为显像剂。该金簇可以同时将抗原和CpG ODNs载入同一抗原呈递细胞，有效的进行抗原呈递活化抗原呈递细胞。体外和体内实验结果都表明该疫苗具有强免疫原性。 5.通过自组装策略我们开发了一个多功能的平台，使金棒可以作为纳米载体同时具有化学治疗，光热治疗和免疫治疗的效果，共同促成有效的癌症治疗。金棒可提供超高温癌症疗法，而共价连接的Y型CpG可有效诱导巨噬细胞分泌细胞因子，如TNF-α和IL-6，大大提高免疫刺激活性。此外，抗癌剂Dox可以有效地嵌入到Y型CpG ODNs中，用于化疗。体外和体内实验都表明，该体系呈现出显著的抗肿瘤功效。 6.首次将CpG ODNs序列引入DNA模板合成功能化的银纳米簇，其即具有高免疫刺激活性又可作为显像剂。CpG-银簇与单独的CpG相比，可有效将CpG运载到细胞内。同时，CpG-银簇可有效的保护CpG防止其被核酸酶降解，保持CpG的生物活性。此外，不需要荧光标记，CpG-银簇独特的光学特性可以同时充当光学探针进行生物成像。我们的研究证实CpG-银簇可以用作有效的免疫刺激剂。 7.我们首次利用多种荧光纳米颗粒和石墨烯提供便利且强大的诊疗平台用于蛋白质和细菌的识别。此方法可用于检测纳摩尔浓度的蛋白质且具有高重现性。此外，该生物传感器也可以用于区分耐药菌和非耐药菌，这对细菌感染的诊断具有重要意义。