谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)最早发现的含硒酶,其重要的抗氧化作用引起人们极大的关注。为了获得高效稳定的GPx模拟物,科学家付出了巨大努力。而如何简捷方便地构建一个具有高催化活性、专一底物结合能力和良好水溶性的GPx模拟酶是我们的目标。而实现这一目标的关键是,在充分考虑底物结合的同时,如何实现催化中心和结合位点在酶模型中空间位置的匹配,以及如何实现对模拟物的催化活性进行调控。纳米科学和超分子科学的发展,给我们搭建了一个很好的平台,使得设计催化中心与结合位点空间匹配以及设计活性可调控的酶模拟物得以实现。本文基于天然酶GPx催化中心的结构及对催化机制的理解,开展了对GPx模拟物的分子设计工作:I.小分子胶束硒酶模型分子设计:设计合成了以苯硒酸作为催化中心的胶束酶模型。选用表面活性剂CTAB作为构筑单元,在水溶液中自组装成胶束,由于胶束为催化反应提供了有利的微环境,使得该酶模型展现出较高的催化活性和底物专一性。实验结果表明,胶束是一个理想的构建GPx模拟物的骨架。II.聚合胶束硒酶模型分子设计:为进一步提高上述胶束酶模型的稳定性,进而对其酶学性质进行研究,我们设计合成了一端带有双键的表面活性剂分子,通过聚合,构建了聚合胶束酶模拟物。此酶模型保持了原有小分子胶束模拟物的酶学性质,而且催化活性也有了进一步提高。对其催化中心和结合位点在空间的匹配对于酶活性的影响进行了研究,结果表明,当催化中心位于其胶束表面时,人工酶展现出最大的催化效率。III.表面印迹纳米硒酶模型的构建:为使催化中心和结合位点更好地在空间上匹配,我们利用分子印迹的方法,构建了表面印迹聚苯乙烯纳米粒子酶模型,该模型展现了较高的催化活性和底物专一性,实验进一步证实:催化中心和结合位点在空间上更好的匹配对提高酶活性起着重要作用。IV.智能硒酶模型的构建:为实现对酶活性的调控,选用具有温度响应的N-异丙基丙烯酰胺为构筑基元,合成了具有温度响应的水凝胶纳米酶模型。实验表明温度的改变使水凝胶内部三维结构的大小和疏水性改变,对酶活性的调控起到重要作用。