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硅纳米材料具有良好的生物相容性，较高的比表面积和表面活性，而且与传统的硅技术兼容，所以，功能性硅纳米材料在生物学中的应用受到科学工作者的关注。其中硅纳米线作为一种一维硅纳米材料，具有独特的结构特征，被广泛应用于药物释放、生物成像、生物传感器和蛋白质/细胞调控等领域；此外，硅纳米线具有一定的光催化活性，通过化学手段改性后催化性能可以大幅提升，因此硅纳米线在催化领域具有潜在的应用前景。近年来，随着纳米技术的进步，研究者开始将纳米材料作为酶的替代品，其具有成本低、合成过程可控、催化性能可调节以及稳定性高等优点，并且可以在苛刻的条件下反应，因此，对纳米材料进行酶学活性诱导具有重要意义。本论文的主要工作是构建不同化学组成和纳米形貌的硅纳米线阵列（SiNWAs），用该材料代替还原酶与MTT的反应，以及代替过氧化氢酶和过氧化物酶分别与双氧水和邻苯二胺的反应，系统研究了SiNWAs的类还原酶活性诱导性能，以及类过氧化氢酶和过氧化物酶双重活性的诱导，并提出SiNWAs的类酶学活性的催化机理，主要内容如下：1.利用化学腐蚀法制备SiNWAs，通过改变反应时间得到长度可控的SiNWAs。分别采用“Piranha”溶液和氢氟酸溶液处理材料，依次得到羟基化和氢化的表面。XPS和拉曼结果表明SiNWAs表面处理成功，通过水接触角测试发现不同的改性方法对材料表面的浸润性影响很大，氢化表面强疏水，而羟基化表面和原始表面都表现出超亲水性能。2.研究SiNWAs的类还原酶活性及诱导。通过MTT测试，评价SiNWAs对细胞活性的影响；根据细胞内的还原酶催化还原MTT的机理，设计了SiNWAs的类酶学反应过程，并研究了多种反应条件对SiNWAs类酶学性质的影响，如不同化学成分的表面、反应温度，pH等，并将SiNWAs应用于偶氮类染料的降解。研究结果表明，氢氟酸处理后的SiNWAs具有极强的催化还原能力，显著高于氢氟酸处理的平面硅；而羟基化的SiNWAs或平面硅，都几乎不能还原MTT。同时，我们还发现，SiNWAs对偶氮类染料的降解效率达到90%以上，表明其在生物技术和环境化学领域均具有重要的应用前景。3.研究SiNWAs的类过氧化氢酶和类过氧化物酶的双重性质。通过模拟过氧化氢酶分解H2O2过程，研究了SiNWAs的表面化学性质和纳米结构对H2O2分解反应的影响；进一步模拟过氧化物酶对底物邻苯二胺的氧化过程，利用改性SiNWAs的处理将其底物氧化为2，3-二氨基吩嗪，证实SiNWAs也可以诱导类过氧化物酶活性；通过原位拉曼光谱检测发现SiNWAs表面在反应过程中生成的中间产物是活性氧物种，即-（Si-H）2…Os，从而提出其具有类过氧化氢酶和过氧化物酶活性的反应机理。以上研究结果表明，氢氟酸处理SiNWAs表面，可以诱导材料产生还原酶、过氧化氢酶和过氧化物酶的类酶学活性。该性质与材料的表面化学性质有关，Si-H键的存在是诱导酶学活性的关键；SiNWAs表面的形貌变化，特别是纳米线的长度，在调控酶活性的大小上具有十分重要的作用。本论文的工作为设计新型的酶类似物提供了实验依据及理论指导，具有重要的基础研究价值，并在生物传感器、诊断医疗等领域具有潜在的应用前景。