细胞色素P450酶(CYP450)作为一种含有亚铁血红素蛋白的酶，主要位于肝微粒体中，参与许多内源性和外源性物质的生物转化过程，完成大约73％的临床药物代谢。在生物体内，酶通常被镶嵌或包覆在生物膜中，而相互发生协同作用进行生命活动。为揭示体内的CYP450酶的药物代谢机理，干预药物的代谢过程，以及为药物研发提供新方法和新技术，本课题组成功构建了一系列CYP450单酶和多酶复合体的药物代谢模拟体系，利用电化学驱动、光诱导等手段，结合电化学方法、液质联用技术，研究代谢过程中酶的电子/能量转移行为、酶催化反应性能、以及多酶组装复合体在药物级联代谢过程中多酶之间的协同作用。如在固质基体上有序定向区域选择性共价组装多酶，构建模拟生物膜结合的多酶复合体。选择石墨烯为酶负载基体，壳聚糖修饰石墨烯使得形成的复合纳米膜同时具有氨基和羟基基团。通过共价组装二种酶，实现多种酶的定向有序组装，构建双酶复合体。研究双酶复合体对底物的级联代谢的协同作用。结果表明，较其他组装P450酶复合体和自由态P450酶而言，只有当定向分别共价组装两种P450酶，才能使两种酶发挥协同作用。结合电化学技术和液质联用技术，对共价组装在复合膜上的P450酶复合体的电子传递行为，酶反应动力学行为以及酶抑制效应进行了较为详细的研究。结果表明，所设计的纳米材料及其复合组装具有较好的电化学活性和酶催化活性。