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具有模拟天然酶复杂功能的高稳定和低成本的人工酶的设计合成具有极大挑战性。为了探索和模拟天然酶的结构和功能，越来越多的物种在模拟酶方面被研究，包括环糊精、金属配合物、卟啉聚合物、树枝状分子和一些生物分子。随着纳米科技的发展，一些纳米材料被发现具有模拟酶活性，进而在一定范围内引起了研发热潮。在本论文中，我们探索了基于碳纳米材料及G-四链体的人工模拟酶在生物分析领域的应用。主要包括以下三个部分: (1)一种基于羧基C60富勒烯类过氧化物酶活性的比色法建立及在葡萄糖检测上的应用 报道了C60富勒酸具有很好的类过氧化物酶活性，并把它应用在过氧化氢和葡萄糖的检测方面。C60富勒酸分子具有精确可控的分子结构，且具有催化效率高、可分散性好、稳定性好等优势。研究发现，C60富勒酸可以催化过氧化物酶底物3，3，5，5-四甲基联苯胺(TMB)和过氧化氢的反应，产生蓝色反应物，为比色法检测过氧化氢提供了可能。与其它水溶性的富勒烯衍生物相比，C60(C(COOH)2)2表现出更高的催化活性。因此，基于葡萄糖氧化酶和C60(C(COOH)2)2的类过氧化物酶活性，我们建立了一种比色法检测葡萄糖的含量。在最佳的实验条件下，葡萄糖的浓度在1.0～40μM范围内与TMB氧化物的吸光度成线性关系，检出限为0.5μM(3σ/slope)。重要的是，这种葡萄糖传感器具有很好的选择性，可以被应用在人体血清中葡萄糖的定量测定。 (2)一种基于G-四链体DNA酶活性的高选择性和高灵敏度比色法建立及在小鼠脑中的自由血红素检测 自由血红素在生物体生理和病理过程中存在明显差异，高选择性和高灵敏度地测定脑系统中自由血红素的含量对判定受损状态具有重要的意义。基于G-四链体DNA结构对自由血红素的高选择性和高敏感性，构建了一种检测鼠脑脊液中自由血红素的比色法。PS2.M(5-GTGGGTAGGGCGGGTTGG-3)，18碱基的富鸟嘌呤DNA序列，在K+的作用下，该DNA序列由随机的状态变为一种“平行”的G-四链体结构，该结构可以通过π-π高亲和相互作用力结合鼠脑脊液中的自由血红素，形成的血红素/G-四链体复合物具有高的类过氧化物酶活性，可用于催化无色的ABTS2-和过氧化氢，反应生成可视化的绿色ABTS·-自由基。这样通过肉眼观察反应液颜色变化可以半定量血红素的浓度，通过紫外可见分光光度计可以定量给出血红素浓度，线性浓度范围为1～120 nM，检出限为0.637 nM。实验结果证明，该方法具有高的选择性，不受大脑系统生理过程中的重要物种如多巴胺(DA)、3，4-二羟基苯乙酸(DOPAC)、抗坏血酸(AA)、半胱氨酸、尿酸(UA)、葡萄糖和乳酸的干扰。基于微透析技术得到的鼠脑脊液中自由血红素的含量是32.8±19.5 nM(n=3)。该分析方法具有原理简单、低成本、灵敏度高和选择性好等优点，可用于实际样品检测。 (3)一种石墨烯量子点在光致DNA断裂方面的应用 报道了一种基于石墨烯量子点(GQDs)的新型DNA切割剂。GQDs可以通过多态敏化过程产生单线态氧，且量子产率能达到130％。GQDs水溶液在紫外可见光区域具有强吸收，在有氧和厌氧条件下，都具有高的光切割DNA效率。与传统的DNA光切割剂相比，GQDs具有产生单线态氧产率高、生物相容性好等优点，有可能成为新型的理想DNA光切割剂。