纳米材料在科学界引起了极大的兴趣,并由于它们独特的性质被广泛应用到不同领域。最近纳米生物技术发展迅速,纳米材料在生物成像、生物分析、药物输送、光热治疗等多个领域得到应用。纳米材料进入生物体系后会立刻与蛋白质发生相互作用,形成蛋白冠等。因此,纳米材料与蛋白质的相互作用研究已经成为纳米生物效应领域的基础科学问题。碳纳米材料是近年来发展迅速的一类新型碳材料,其纳米生物效应一直是研究者十分关注的内容。本文通过比较不同碳纳米材料对溶菌酶活性及结构的影响,揭示碳纳米材料产生生物效应的分子机制,对氧化石墨烯和还原石墨烯迥异的生物毒性进行了解释,并利用富勒烯及其衍生物揭示了分散性在碳纳米材料-蛋白质相互作用中的关键调节作用。此外,还关注了辣根过氧化物酶（HRP）与碳纳米材料相互作用过程中对碳纳米材料的降解作用。本文首先比较研究了氧化石墨烯（GO）和还原石墨烯（RGO）对溶菌酶活性和构象的影响。随后制备了不同水分散性的富勒烯纳米材料,包括富勒烯C₆₀、酯化富勒烯C₆₀-COOR、羧基化富勒烯C₆₀-COOH和羟基化富勒烯C₆₀-OH。研究了四种富勒烯材料对溶菌酶活性和构象的影响,探讨分散性在碳纳米材料-蛋白质相互作用中的关键调节效应。最后,以芬顿试剂降解反应为对照,采用HRP对多壁碳纳米管（MWNTs）和羧基化多壁碳纳米管（o-MWNTs）进行降解,了解碳纳米材料-蛋白质相互作用中碳纳米材料可能的变化。基于以上实验,本文取得的研究结果有:（1）GO和RGO对溶菌酶活性和结构的影响:共培养后,GO和RGO吸附大量溶菌酶。GO严重抑制溶菌酶活性,但RGO则几乎不影响酶活性。不同的酶活性影响可以通过酶结构变化来解释,即通过紫外-可见光谱、远紫外圆二色谱和本征荧光淬灭研究发现GO引起更多的蛋白质构象变化。基于谱学分析结果,GO导致溶菌酶二级结构破坏,使得活性位点更多暴露到水环境。此外,GO和RGO在12天共培养中都不引起溶菌酶的纤维化。上述结果表明氧化程度显著影响石墨烯-酶相互作用。（2）富勒烯及其衍生物对溶菌酶活性和结构的影响:四种富勒烯样品的分散性依次为:未修饰C₆₀<酯化富勒烯C₆₀-COOR<羧基化富勒烯C₆₀-COOH<羟基化富勒烯C₆₀-OH。随着分散性增加,富勒烯衍生物对溶菌酶活性的抑制作用提高。在20μg/mL时,C₆₀-OH几乎抑制了全部溶菌酶活性,C₆₀-COOH剩余酶活为19.1%,C₆₀-COOR为67%,C₆₀仍为91.5%。C₆₀-OH和C₆₀-COOH诱导溶菌酶发生严重解折叠,在浓度为40μg/mL时,溶菌酶α-螺旋结构被严重破坏。利用本征荧光检测溶菌酶结构也证明了分散性对富勒烯-蛋白质相互作用的调节。在10μg/mL时,C₆₀-OH和C₆₀-COOH组的荧光下降率为100%,C₆₀-COOR组的荧光下降率为57%,而C₆₀组的荧光值几乎不改变。（3）HRP对多壁碳纳米管的降解作用:对比了酶解与芬顿催化降解碳纳米管的不同,发现侧壁缺陷促进纳米管的逐层降解。HRP对MWNTs和o-MWNTs有降解作用,会使MWNTs和o-MWNTs的直径变小、长度变短,改变其拉曼信号I_D/I_G值。芬顿试剂对MWNTs和o-MWNTs的降解作用更明显,反应更迅速。经过60天的降解,碳纳米管仍不能完全降解,表明碳纳米管很强的稳定性。