纳米生物材料领域是纳米科学中的一个核心领域，其技术的发展引发着新型材料的制造以及生物医学领域的蓬勃发展。纳米生物技术通过将生物分子连接到纳米材料上，可以将纳米材料的优良特性及生物分子的识别能力结合在一起，构建出多种新型的功能性材料，在生物传感、药物传递及靶向治疗、材料科学及DNA纳米技术等方面都有重要的应用。该领域的关键问题之一是如何更有效地将生物分子（如DNA、蛋白质等）与纳米材料进行连接，并且在此过程中仍很好地保持生物分子的活性，形成高效的分子识别界面。研究生物分子在纳米界面上的反应活性对于更好发挥生物纳米材料的性能有着重要的意义。本论文的研究工作主要包括DNA在纳米界面上反应活性的系统研究以及新型的DNA功能化纳米结构体系的构建。主要内容如下：（1）基于课题组之前发展的新型嵌段DNA-纳米金偶联体制备方法，构建了一系列密度和构型可控的DNA-纳米金偶联体,并以此为基础对DNA在纳米界面上分子识别的热力学和动力学等物理化学性质及生物分子活性进行深入的探讨和分析，研究了DNA自组装方法、DNA分子的构型及组装密度等如何影响DNA在纳米界面上的稳定性和分子识别过程的反应活性，建立理论模型。和传统的巯基化学修饰方法相比，双嵌段寡聚核苷酸DNA-纳米金体系独立调控DNA在纳米金表面上的密度而不影响其构型，因此所制备的DNA-纳米金偶联体非常适合作为模型证实、修正和阐释DNA在纳米界面上分子识别的物理化学性质，用于单因素调节分析，有望为生物纳米体系的构建提供理论基础。（2）在双嵌段DNA-纳米金体系中，将DNA酶（DNAzyme）作为功能嵌段，构建了一系列组装密度和形貌可控的DNAzyme-AuNPs复合物，对DNAzyme在纳米金上的反应活性进行研究。DNAzyme的组装密度可以通过改变poly A的长度来调节，我们比较了纳米金界面上不同组装密度的双嵌段DNAzyme和通过巯基自组装的DNAzyme对铅离子的响应能力以及酶的催化能力，并与均相溶液体系进行了比较。这项研究对8-17DNAzyme在纳米金表面的催化过程和作用机制进行了更为系统的研究，可能为生物传感提供一个活性更高、特异性更好的酶催化平台。（3）利用胞嘧啶碱基与纳米银之间的吸附能力，发展了一种新的组装纳米银-寡聚核苷酸复合探针的方法。这种方法通过富含胞嘧啶的序列将DNA自组装于纳米银上，自组装得到的复合探针在含盐及高温环境下仍能保持稳定，并且通过这种方法组装的探针在表面上拥有比巯基方法组装的探针更好的分子识别能力。此外，我们可以通过改变胞嘧啶碱基的个数调节寡聚核苷酸在纳米银上的组装密度，提高纳米银-DNA复合探针的稳定性。这种组装方法无需对寡聚核苷酸进行修饰，降低了自组装的成本且易于操作。所组装的复合探针具备优良的光学特性，可能在光学及生物传感领域具有很大的应用潜力。（4）提出了一种制备纳米尺度花状结构的超微金电极的新方法。将微米级碳纤维进行火焰刻蚀至纳米级，在其表面进行电化学沉积电泳漆，加热烘烤处理后，通过电化学沉积纳米金得到纳米花状超微金电极。扫描电镜结果表明该方法可以得到尺寸在100μm左右，表面花刺在纳米级别的纳米花状超微金电极。通过将纳米花状超微金电极与核酸适体技术及电化学检测技术相结合，开发了一种基于核酸适体构象变化的超微电极传感器。将其应用于生物分子（如可卡因）的检测中，响应速度快，特异性好。该体系有望应用于单细胞及其他微环境中生物活性分子的检测中。