纳米技术的迅速发展使纳米材料在工业、生活、医疗、监测等多个领域内的研究与应用越来越广泛,同时导致大量纳米材料进入环境并在环境中残留。纳米材料具有较高的反应活性,进入环境后可以和环境介质相互作用,从而影响自身的迁移、沉积和转化过程。同时,与纳米材料相互作用也会导致环境中的活性物质发生变化,进而改变生物生存的环境条件或影响物质的循环过程。不仅如此,环境中的纳米颗粒还会通过呼吸、直接接触、饮食等途径进入到生物体内,与蛋白质、核酸等生物大分子发生直接或者间接的相互作用,并在这一过程中影响生物大分子的生理功能或某些特殊性能。由于蛋白质在生物体内以及自然环境中均具有重要的生理作用,因此,研究不同纳米材料与蛋白质的相互作用对了解纳米材料的生物及生态毒性具有重要意义。论文工作主要分为两个部分:第一部分是在模拟人体生理p H值及渗透压的条件下应用多种光谱学手段研究了人血清白蛋白（HSA）与碳量子点（CQDs）的相互作用机制及其对蛋白质结构、功能的影响。稳态荧光检测结果显示CQDs通过与HSA结合形成1:1的非荧光复合物猝灭蛋白质的内源性荧光,且两者主要通过氢键及范德华力的作用结合在一起;位点竞争和同步荧光检测的结果表明CQDs在HSA上的结合位点接近蛋白质ⅡA亚结构域上的色氨酸残基;共振光散射、三维荧光、圆二色谱、紫外吸收和疏水荧光探针检测等研究结果显示与CQDs的结合将导致HSA二级结构中α-螺旋含量增加,蛋白质分子进一步卷曲折叠,使三级结构中氨基酸残基所处微环境的极性减小,并显示出聚集程度的下降。此外,研究发现HSA结构变化会影响其纤维化情况和自身生理功能,引起纤维化程度和类酯酶活性降低,自由基清除能力增强。第二部分采用多种光谱检测手段研究了纳米氧化铈（Ce O₂）与土壤脲酶之间的相互作用。实验发现,纳米Ce O₂会影响土壤中脲酶的活性,因此从分子水平上对纳米Ce O₂与脲酶的相互作用及机制进行了详细研究。研究结果显示,纳米Ce O₂通过动静态结合猝灭机制猝灭脲酶的内源性荧光,且当纳米颗粒浓度较低时猝灭机制以静态猝灭为主,而随着纳米Ce O₂浓度逐渐增大,动态猝灭逐渐增强;结合过程的主要作用力为静电作用,且有氢键的参与;脲酶分子结合到纳米颗粒表面后,会促进其他脲酶分子的结合;与Ce O₂的相互作用会导致脲酶二级结构发生改变,使蛋白质骨架变得松散,引起三级结构中氨基酸残基所处微环境的极性增加,而脲酶结构的改变导致其更容易发生团聚,促进了纤维状蛋白的形成。因此,脲酶活性的改变可能是由于它们间的相互作用导致蛋白质结构变化所致。