纳米材料的体积效应、表面效应、量子尺寸效应及量子隧道效应等赋予其新的物理和化学性质,引起了不同领域科研工作者的广泛关注。随着纳米科技的飞速发展,我国科学家发现四氧化三铁纳米颗粒（Fe3O4 NP）本身具有内在类过氧化物酶催化活性,紧接着贵金属纳米材料、金属氧化物纳米材料、碳基纳米材料及有机骨架材料等诸多无机纳米材料也被发现同样具有类酶催化活性,这类纳米材料称之为纳米酶。相比天然酶,纳米酶具有催化活性好、性质稳定、制备方便等优点,在分子诊断、药物递送、癌症治疗等方面得到了广泛应用。然而,目前多数研究主要集中在纳米酶的合成和应用方面,探索纳米酶/生物分子二者相互作用的研究尚且不多。本论文基于四种类过氧化物酶活性无机纳米酶和生物小分子构筑了一系列生物纳米界面,实现了不同纳米酶催化活性的调节,设计了生物分子开关和二元逻辑门,发展了基于纳米生物界面超灵敏小分子生物分析新方法。本论文的相关工作围绕以下几点开展:1、设计并制备了4种代表性的不同维度无机纳米结构材料,包括零维Fe3O4 NP,零维四氧化三铁包碳纳米粒子（Fe3O4@C NP）,一维四氧化三铁包碳纳米线（Fe3O4@C NW）,以及二维氧化石墨烯纳米片（GO NS）。采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜以及原子力显微镜,对制备的4种铁基和碳基纳米材料进行结构形貌测试分析。选用天然酶催化活性常用的3,3′,5,5′-四甲基联苯胺（TMB）-H2O2显色反应体系,对4种纳米材料的催化活性进行了探究。结果发现,H2O2存在下,4种纳米材料均能够有效将TMB底物催化氧化为蓝色产物（TMBox）,说明均具有类过氧化物酶活性。稳态动力学研究表明,4种纳米酶催化行为符合典型的Michaelis-Menten动力学模型。此外,通过设计不同序列DNA考察了核酸分子对不同纳米酶催化活性的影响。2、蛋白质修饰是生物传感器设计与构建的关键步骤。这里选择了在传感器设计中发挥不同作用的4种蛋白质分子,包括亲和素（avidin）,链霉亲和素（SA）,牛血清白蛋白（BSA）和免疫球蛋白（Ig G）,作为蛋白质代表性配体,系统研究了蛋白质分子修饰对纳米酶催化活性的影响。采用物理吸附的方法将蛋白质分子修饰在纳米酶表面,由此构建了一系列纳米生物界面。结果表明,不同尺寸、电荷的蛋白质实现了对不同纳米酶不同程度的催化活性调节。在此基础上构建了用于多种蛋白质分子同时识别的纳米酶阵列传感器,实现了多重蛋白质分子的高精度良好区分。基于BSA对Fe3O4@C NP的最大抑制作用,建立了以BSA和DNA作为开关的分子开关,以及分别以蛋白质和DNA作为“输入信号”的布尔逻辑门。3、基于纳米生物界面在调节分子相互作用中的关键作用,发展了一种纳米颗粒表面反应策略的谷胱甘肽（GSH）比色检测方法。该方法将GSH吸附并富集在Fe3O4@C NP表面,降低了对TMB的氧化能力且增强了对TMBox的还原能力。该方法对GSH的检测范围为200 pg mL-1至200μg mL-1,跨越7个数量级,检出限低至200 pg mL-1,比基于溶液反应的GSH传感器检测限低2个数量级,并且可良好区分生物体内其它常见的小分子,具有优异的选择性。此外,通过研究纳米界面生物分子覆盖率、盐浓度和纳米酶曲率等影响因素,探索了纳米生物界面的可能作用机制。这里建立的纳米生物界面为巧妙设计更高催化活性纳米酶,以及将纳米酶应用在临床分子诊断等领域提供了新思路。