随着纳米技术的发展,纳米材料在光电化学传感领域的广泛应用为纳米生物界面研究提供了新的发展机遇。在空间维度上纳米粒子与生命体系中的生物分子相仿,更容易接近生物分子的靶向位点并可保持其活性,目前生物分子在纳米界面上可控的高效偶联是纳米仿生研究领域的热点。功能化纳米生物界面的协同效应和信号放大功能,使其成为目前具发展潜力的生物相容性界面。因此,构建选择性好和灵敏度高的新型纳米仿生界面在生命分析、纳米传感以及相关交叉学科领域具有重要的研究意义。基于此,本文构建了一系列功能化纳米仿生界面,采用纳米光谱电化学技术研究了辅酶Q在呼吸链中重要的质子和电子传递作用;实现了细胞内超氧自由基的选择性检测；在单个纳米粒子上定量识别了抗原抗体的特异性结合。具体内容如下：1.辅酶Q功能化的量子点用于细胞内ROS的检测通过自组装法将合成的不同链长且具有氧化还原活性的三种巯基辅酶Q系列衍生物([CoQCnS]2, n=1,5和10)固定在量子点表面,构建了部分线粒体呼吸链的仿生界面,系统研究了辅酶Q系列化合物在呼吸链中重要的电子与质子传递作用。结果表明[CoQH2CnS]2显著增强了量子点的荧光,而[CoQCnS]2猝灭了量子点的荧光,其增强和猝灭效应可通过在线荧光光谱电化学进行可逆调控。体系[CoQH2CnS]2-QDs的荧光强度随O2·-浓度的增加而减小,可定量检测O2·-。随着NADH浓度的增加,体系[CoQCnS]2-QDs的荧光强度逐渐增强,可定量检测NADH。此外,该体系可用于细胞内ROS的实时监测。2. CdSe/ZnS量子点与细胞色素c的生物共轭物用于细胞内O2·-的选择性检测通过静电吸附将氧化态细胞色素c(Cyt c)固定在带负电荷的量子点表面,构建了可用于细胞内选择性检测O2·-的荧光探针。结果表明氧化态的Cyt c有效的猝灭了量子点的荧光,还原态的Cyt c与量子点孵化几分钟后其荧光强度逐渐升高。当向体系中加入O2·-时,氧化态的Cytc被还原,导致量子点的荧光逐渐恢复,此体系QDs-氧化态Cytc可作为一种有效的荧光探针在0.08～1.49μM范围内用于O2·-的选择性检测,其它ROS和生物相关物质不干扰。此外,该探针可定性识别细胞内O2·-浓度的变化。3.实时监测单个铜纳米粒子的生长和表面氧化过程通过电沉积法将CuSO4溶液在ITO电极表面还原得到铜纳米粒子(CuNP),采用暗场显微技术和等离子共振散射光谱实时、原位观察了单个CuNP的生长和表面氧化过程。在空气饱和条件下,单个CuNP的散射光谱先从575 nn红移至665 nm后逐渐蓝移至605nm,其对应的CuNP的暗场显微照片先从黄绿色变为红色随后变为灰蓝色,同时伴随着散射光谱强度的逐步降低。4.基于通道蛋白实时监测单个电沉积纳米粒子的生长行为及其应用研究通过自组装法将嵌插通道蛋白stable protein 1(SP1)的磷脂囊泡固定在ITO电极表面,构建了可控监测单个金、银和铜纳米粒子生长过程和定量分析SH-poly(dT)与FabHED10特异性结合的仿生界面。采用暗场显微技术和等离子共振散射光谱实时、原位监测了单个金、银和铜纳米粒子的生长过程。结果表明电沉积出的纳米粒子主要生长在SP1的孔道里及孔道附近区域。此外,等离子共振散射光谱可在单个纳米粒子上定量识别10-8～10-5M浓度范围内SH-poly(dT)与Fab HED10之间的相互作用。