无机纳米材料组装体研究无论是在纳米器件制备还是生物传感与疾病治疗中都具有十分重要的意义,而将纳米材料组装体用于生化分析的研究还处于初级阶段,因此制备新型纳米材料组装体并进一步应用于分析化学既具有理论价值,又有实际应用前景。本文建立了无机纳米材料组装体的新方法,并将其应用于生化分析,主要的研究内容分为两部分。第一部分主要研究金属纳米材料组装体及其分析应用,研究内容有：1.利用金纳米球和多肽的组装体实现了凝血酶的荧光检测。凝血酶能够特异性地切断含有精氨酸和甘氨酸的多肽序列,将该多肽利用Au-S键的形成组装到金纳米颗粒表面后,凝血酶的加入能够使多肽中含有色氨酸的片段从金胶表面脱离,从而使荧光增强,据此建立了凝血酶的荧光检测法。方法非常简单,不需要在多肽上修饰任何其他的基团,比如说荧光基团、氨基或者巯基等。由于有很多其他的酶能够特异性地切断某些多肽序列,我们相信这种方法具有通用性,可以将其应用到其他酶的分析检测。2.首次利用核酸适配子(aptamer)和蛋白之间的特异性识别作用成功地实现了金纳米棒的头碰头组装。在端头修饰了aptamer的金纳米棒中加入凝血酶后,金纳米棒能够以头碰头的方式组装在一起,扫描电镜(SEM)和紫外-可见光谱都证实了该原理。实验发现凝血酶的浓度和加样方式对金纳米棒的头碰头组装有很大的影响,当在AuNRs-aptamer中加入逐渐增加的凝血酶时,金纳米棒能组装成长的链状组装体。这种金纳米棒的链状组装体有可能在生物传感、生物成像和光热治疗中有潜在的作用。通过这种组装原理还可实现凝血酶的分析检测。另外,我们的方法为利用蛋白和aptamer之间特异性识别作用实现金纳米棒的可控组装提供了依据,该方法可以用来构建其他的生物纳米材料。3.用光照还原后的单质银作为连接剂成功地实现了不同形状不同包被剂的金纳米颗粒的一维组装,并进一步将这些一维组装体应用在了表面增强拉曼散射(SERS)和细胞成像中。我们的方法具有普遍性,能够使各种性质的金纳米材料形成一维组装体。我们相信这些组装体将会被用作高灵敏的暗场光散射成像和利用表面增强拉曼散射(SERS)进行超灵敏检测的体系中,并且将会进一步应用于构建纳米尺度的光电器件。通过这种组装原理还可实现Ag+的分析检测。第二部分主要介绍碳纳米材料和功能化DNA的组装体及靶物的灵敏检测,研究内容有：1.利用分子适配子灯标(MAB)和碳纳米管的组装体实现了ATP的检测与成像。MAB和多壁碳纳米管(MWCNTs)能够通过π-π堆积作用组装在一起,使得MAB上修饰的染料的荧光被MWCNTs猝灭,ATP的加入使MAB的构象从发卡结构变为双链结构,不能和MWCNTs组装,从而使其荧光恢复,根据荧光恢复的程度即可对ATP进行检测。利用这种新设计的MAB还成功地实现了对细胞内ATP的成像,我们相信这种方法将会在生物化学研究及临床诊断中发挥重要的作用。和传统的方法相比,我们的方法非常简单,大大节约了成本,并且也提高了MAB进入细胞的能力和在细胞中的稳定性。最重要的是,由于MWCNTs和染料之间高效的能量转移使得背景信号得到很大程度的降低,信噪比得到了大大的提高。2.利用脱氧核酶(DNAzyme)和氧化石墨烯(GO)的组装体实现了Cu2+的检测。DNAzyme能够通过π-π堆积作用和GO组装在一起,导致DNAzyme上修饰的染料的荧光被猝灭,当加入铜离子后,DNAzyme中的底物链被催化链切断,导致修饰有染料的DNA片段不能和GO组装,荧光恢复,据此成功地建立了铜离子的检测方法,并通过一系列实验证实了该方法的可靠性。由于石墨烯和染料之间的能量转移效率非常高,所以大大降低了背景信号。该方法非常简单,选择性好,并且由于只需在DNAzyme上修饰上一种染料分子,所以大大节约了成本。我们相信通过合理的设计,本方法可进一步应用在其他靶物的分析检测中。总体来说,本文建立了简单而通用的无机纳米材料组装的方法,并将无机纳米材料组装体成功地应用在了SERS、细胞成像和对靶物的灵敏检测中。