生物材料在我们的生活中几乎无处不在,细胞能生长和凋亡,植物通过光合作用积累养分不断成长,眼睛能够捕捉到光线看清物体,动物能够奔跑飞翔。它们都属于生物和生物材料的范畴。我们知道在地球上所有生物都是由无机或有机材料通过组合而形成的,如我们日夜不停跳动的心脏,森林中的参天大树,海底五彩斑斓的珊瑚。从材料化学的观点来看,仅仅利用极少的几种高分子材料所组成的从细胞到纤维直至各种器官能够发挥如此多种多样的功能,是一种很不可思议的现象。正因如此,人类从来没有停止过向自然学习的脚步,自然界中多种多样的生物材料也为人类制造材料和工具提供了无穷无尽的启发。仿生材料学的研究内容就是以阐明生物体的材料构造与形成过程为目标,用生物材料的观点来思考人工材料,从生物功能的角度来考虑材料的设计与制作。仿生超疏水材料和仿生药物载体便是在仿生学思想的指引下发展出来的功能材料。仿生超疏水材料是一种通过模仿自然界中超疏水材料的结构和理化性质制备出的一种具有超疏水性质的功能材料,因其具有特殊的表面微纳结构和超强的疏水性能而被广泛应用于防腐蚀,防霜冻,自清洁等领域。最近的研究表明,超疏水材料同样可以应用于表面增强拉曼光谱(SERS)检测过程中。超疏水表面的疏水作用能够对待测样品起到富集作用,很大程度上减少了分析检测过程中的待测物用量。此外,表面具有SERS活性的纳米粒子为SERS检测提供了结构基础。早在上世纪80年代初,研究人员就意识到人工合成的纳米粒子可以作为某些药物的载体进行药物释放。从那时起,针对仿生药物载体的研究就从来没有间断过。药物释放系统仿生学通过表面修饰氨基酸、糖、血脂的方法制备出了一系列的仿生药物载体。具体来说仿细胞结构药物载体的壳状结构、尺寸和形状都会对药物载体在细胞中的应用起到决定性的作用。所以,利用生物配体和与细胞膜结构相似的材料对仿生纳米药物载体进行表面功能化修饰得到的仿生药物载体可以实现药物在生物体内的靶向释放。仿生药物载体主要分为生物实体载体和合成药物载体两类。如灭活病毒载体、细菌载体属于生物实体载体。而在实际应用中,通过纳米工程技术制备的仿生纳米粒子药物载体具有更高的安全性。本文从仿生材料学角度出发,制备了两种具有SERS活性的仿生基底材料,并分别将其应用于SERS分析检测和抗癌药物靶向释放过程中。主要内容如下:1.仿生超疏水SERS基底的制备和应用利用化学合成和表面修饰的方法制备了一种仿荷叶结构超疏水SERS基底。将该超疏水SERS基底应用于SERS检测应用时,可以有效的将待测探针分子富集浓缩在基底表面纳米尺度范围内,很大程度上提高了SERS检测灵敏度。2.利用超疏水检测芯片进行葡萄糖定量分析在超疏水SERS基底结构基础上进一步对基底进行改性,制备出一种葡萄糖检测芯片。利用基底的疏水性对待测液滴进行富集,降低待测物样品用量。与此同时,通过监测芯片表面酶催化反应对分子电子云结构的影响,可以实现对葡萄糖分子的定量分析检测。3.仿生超疏水SERS基底结合分子模板技术提高SERS检测灵敏度将仿生超疏水SERS基底与分子模板技术相结合,并应用在探针分子的分析检测过程中。通过超疏水SERS基底表面单层膜的修饰过程制备出具有调节基底表面探针分子构象作用的分子模板。基于SERS表面选择定则原理,通过调整吸附在金属SERS基底表面待测物的分子构象来进一步提高基底表面探针分子的检测灵敏度。4.SERS活性仿生药物载体用于抗癌药物靶向释放基于仿生材料学思想,通过模仿细胞结构及工作原理,制备了一种具有SERS活性的仿细胞结构介孔Si O2药物载体,该核壳结构药物载体具有载药效率高和细胞毒性低的特点,同时还具有很好的SERS活性,能够对药物装载过程进行实时监测。与此同时,载体表面的p H响应材料使该药物载体能够实现药物分子在目标细胞中的靶向释放。