纳米酶,能够模拟天然生物酶催化活性,是可以在一定程度上替代天然酶的功能的一类纳米材料。与天然的生物酶相比较,纳米酶可以通过改变粒径大小,改变材料形貌,使用小分子修饰材料表面,掺杂金属和非金属等方式来提高其类酶活性。并且纳米酶在复杂环境下耐受性更强,具有比较好的稳定性,能够多次重复使用,在生物分析传感、离子检测、环境保护、免疫检测、肿瘤治疗等领域得到了大量的应用,这些优势使得纳米酶研究受到了科研人员广泛的关注。迄今为止,有关纳米酶的研究越来越多,然而,其研究主要集中在模拟少数的几类天然酶上,如氧化酶、水解酶和过氧化物酶等。其中,在模拟过氧化物酶和氧化酶性质上的纳米酶研究中,包括金属氧化物,如Fe3O4、Ce O2和V2O5等纳米粒子;金属材料,如Au、Ir、Ag、Pd、Pt等贵金属;基于碳的纳米材料,如石墨烯、氮化碳、碳纳米管和碳量子点等;基于金属有机框架（Metal Organic Framework,MOF）的纳米材料,如M-TCPP、MIL-88和MIL-101等都被发现能够模拟氧化酶或过氧化物酶性能。然而,针对类还原酶的研究,尤其是呼吸链中细胞色素c（Cytochrome c,Cyt c）的类还原酶研究却比较少。本论文中,我们成功开发了两种纳米材料,发现其具有类氧化酶性能,能够模拟生物呼吸链中的NADH氧化酶,催化氧化NADH生成具有生物活性的NAD+。此外,两种纳米材料具有类还原酶性能,能够促进电子从NADH转移至Cyt c,催化生物电子受体（Cyt c）得电子被还原,因而表现出类Cyt c还原酶活性。详细内容如下:1.在水热条件下,我们合成了硫化镉（CdS）纳米棒。通过透射电子显微镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）等表征手段对CdS纳米棒的物理化学性质进行了表征。通过实验,我们验证了CdS纳米棒的类NADH氧化酶活性和类Cyt c还原酶活性,对催化机理进行了研究。结果显示反应过程中所产生的超氧阴离子(O2·-)针对不同的底物:NADH和Cyt c分别表现出氧化特性和还原特性。同时我们探究了不同气体对催化反应的影响。通过稳态动力测试,应用米氏（Michaelis-Menten）模型,测试得到了纳米酶的米氏常数（Km）和催化效率(kcat/Km)。2.在上述研究基础上,为了避免了使用金属基的纳米酶,我们首次揭示了非金属材料多壁碳纳米管（MWCNTs）具有内在的NADH氧化酶和Cyt c还原酶模拟活性。对MWCNT进行了TEM、XPS和拉曼光谱（Raman spectroscopy）等表征手段,分析了材料的物理化学性质。我们通过比色法对碳纳米管的类NADH氧化酶性质进行了验证,对NADH氧化后的底物进行了检测,实验结果显示修饰后的碳纳米管（N-CNT-700、S-CNT-500）在催化NADH氧化后可以选择性地催化产生水或过氧化氢,这与天然NADH氧化酶催化机理非常吻合。同时,我们也探究了不同气体对催化反应的影响,对反应进行了动力学测试。最后,借助Michaelis-Menten模型,分别测试得到了MWCNT纳米酶的米氏常数（Km）和催化效率(kcat/Km)。