芽胞杆菌芽胞在生物传感器、生物医学、生物催化、生物修复和生物矿化等领域得到了广泛的应用,是一种历史悠久的重要生物材料。本论文旨在（1）开发一种可持续的绿色高效的芽胞催化系统;（2）构建一个高抗原装载量和增强免疫的芽胞@沸石咪唑酯骨架-8（zeolitic imidazolate framework-8,ZIF-8）疫苗平台。本文具体结论如下:1)芽胞催化偶联邻苯二胺和邻氨基苯酚,得到2,3-二氨基吩嗪和2-氨基-3H-吩恶嗪-3-酮,产率分别为70%和85%;芽胞与中间介质2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物（2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl,TEMPO）偶联催化氧化苯甲醇、4-甲氧基苯甲醇和3,4-二甲氧基苯甲醇的产率分别达到了91%、95%和96%,选择性大于98%。最后,证明了芽胞催化氧化的机制是其表面存在丰富的胞衣蛋白A（coat protein A,Cot A）漆酶,且Cot A可氧化TEMPO成强氧化性中间体oxo-TEMPO。2)以鸡卵清白蛋白（ovalbumin,OVA）为模式抗原,采用一锅法合成的芽胞@OVA@ZIF-8（spore@OVA@ZIF-8,SOZ）微球用于疫苗载体。体外树突状细胞（dendritic cells,DCs）实验表明:SOZ递送抗原量是ZIF-8的3.41倍,芽胞的3.39倍,商品铝佐剂（aluminum adjuvant,Alum）的1.68倍;SOZ保护下近43%的抗原从溶酶体逃逸;SOZ的ZIF-8层可增强其刺激DCs活化成熟和分泌细胞因子的能力。体内小鼠免疫实验显示:SOZ免疫小鼠的抗体效价是OVA@ZIF-8（OZ）的18倍,芽胞的3倍,Alum的2倍;SOZ免疫小鼠的脾T淋巴细胞含量更高,增殖和分泌细胞因子的能力更强;ZIF-8保护下抗原在注射点驻留时间更长,与Alum相当。最后,组织病理学观察初步证明了SOZ的生物安全性较好。综上所述,基于芽胞的催化系统可高效、高选择性地催化氧化芳香化合物,应用于有机合成反应,具备价格低廉、不需复杂制备工艺、活性高度稳定、可重复利用等优点。芽胞@ZIF-8疫苗平台相比芽胞有多重免疫增强机制,有效保护抗原并促进抗原摄取和逃逸,显著提高机体的体液与细胞免疫应答,具有容易制备、费用低、寿命长、方便运输和存储、无需冷链等优点。因此,芽胞杆菌芽胞在有机合成和疫苗佐剂领域是一种具有潜在应用前景的绿色安全有效的生物材料。