利用酶对底物的催化作用来进行信号放大是生物检测中的一种常用手段。尽管酶自身具有专一性强、催化效率高、检出限低等优点,但酶标过程较复杂、成本较高。同时,酶自身也对温度、溶液pH较敏感,易失活,容易导致检测过程中出现假阳性结果。因此,如何构建新型“非酶”信号放大体系对生物检测技术的发展具有重要意义。直到2007年四氧化三铁磁性纳米颗粒(Fe3O4 MNPs)的类过氧化物酶性质被发现,目前基于纳米模拟酶的研究已成为分析领域的一个研究热点,如二氧化铈纳米颗粒、碳纳米材料、贵金属纳米材料等先后都被发现具有类过氧化物酶性质。尽管纳米模拟酶的研究已取得长足进步,但相比于天然酶,以上纳米模拟酶的催化活性要明显偏低,且催化活性易受表面修饰过程影响,导致检测灵敏度较低。为了克服上述纳米模拟酶的不足,进一步提高其催化活性,并拓展纳米模拟酶在生物检测中的应用范围,本论文重点研究了以贵金属Pt纳米颗粒为基础的纳米模拟酶,通过在其表面修饰介孔二氧化硅壳层,有效地消除了配体及对应的表面修饰过程对颗粒催化活性的影响,极大地提高了其催化活性与稳定性。利用其对底物3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)氧化过程的催化作用,研究了上述过程在单核苷酸多态性(SNP)检测与酶联免疫吸附测定(ELISA)分析过程中的应用。具体内容如下：1.Pt基、Pd基纳米模拟酶的筛选及其催化性能研究本章首先结合了已有的贵金属纳米催化剂合成路线,制备出三种纳米模拟酶：Pd@Pt纳米颗粒、Pd@mSiO2@Pt纳米颗粒、Pt@mSiO2纳米颗粒。接着,对其表面进行功能化修饰。根据生物检测过程中对纳米标记物的要求,从稳定性与对底物TMB氧化的催化活性两个角度,对以上制备的纳米模拟酶进行筛选。最终发现,Pt@mSiO2纳米颗粒因介孔二氧化硅壳层的保护作用而表现出较高的催化活性和良好的稳定性。这为第三章、第四章构建基于Pt@mSiO2的信号放大技术在生物检测中的应用打下基础。2. Pt@mSiO2纳米模拟酶的催化性能研究及其在SNP检测中的应用在上一章的基础上,结合本课题组正在开展的乳腺癌标志物检测工作,利用单链DNA对介孔SiO2的“开关”作用,发展了一种免标记SNP检测方法。首先,优化了Pt@mSiO2纳米颗粒对底物TMB的显色条件,包括pH值、H2O2浓度、TMB浓度、Pt@mSiO2浓度。以TMB-H2O2为显色模型,考察了Pt@mSiO2的稳态动力学行为,与辣根过氧化物酶HRP相比(TMB Km=0.434 mM、H2O2Km=3.70 mM),其对底物TMB和H2O2的表观米氏常数Km偏低(TMB Km=2.35×1098 mM、H2O2 Km=2.55×10-6mM),表明Pt@mSiO2对上述两种底物的亲和力要优于HRP；其次,优化了DNA对Pt@mSiO2表面介孔的封堵条件,包括DNA的链长、浓度、孵育温度；最后,我们利用Pt@mSiO2高效的催化活性,进行了单碱基突变型乳腺癌基因BRCA1 TO的检测。孵育3 min,测得对T0的线性范围是1-20 nM,检出限为3 nM。同时,对不同碱基错配序列(T0、T1、T2、T3)表现出了良好的单碱基错配识别能力,所对应的吸光度比值为1/0.55/0.47/0.4。该方法无需标记探针,所用仪器设备简单,分析速度快,成本低。因此,在临床检测中具有潜在的应用价值。3. Pt@mSiO2纳米模拟酶的催化性质在ELISA免疫分析中的应用针对传统ELISA中酶标的缺点,我们用Pt@mSiO2代替HRP,利用其对底物TMB高效的催化活性和抗原、抗体特异性免疫反应,探讨其在免疫检测中的可行性。首先结合了已报道的纳米模拟酶制备策略,合成了CeO2 NPs、Fe3O4 NPs、 Pt NPs并进行表面修饰,将其与本论文研究的Pt@mSiO2进行催化活性比较,发现Pt@mSiO2表现出较高的催化活性和良好的稳定性；其次,为了提高Pt@mSiO2在缓冲盐溶液中的稳定性,进行了NHS-PEG-NHS表面修饰,接着连接二抗,达到了我们预期的效果,即稳定性提高的同时其催化活性不受影响；最后,用Pt@mSiO2纳米模拟酶标进行了hCG检测,经过5 min的孵育,检出限达到10ng/mL,且hCG浓度在5-200 ng/mL时,吸光度与hCG浓度的对数呈现出较好的线性关系。