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酶是强大的生物催化剂,在工业制造、生物传感器和生物燃料电池中发挥重要作用。然而,脆弱性和相对狭窄的应用范围严重限制了酶系统的广泛应用。这些缺点通常可以通过酶的固定化来克服。固定化酶提供了简便的方法将酶从产品中隔离并且提高酶的稳定性,从而有助于高效地回收和重新利用昂贵的酶,降低生产成本。用于固载天然酶的诸多有效载体在构建人工多酶系统中取得了优异的成果。但是所使用的都是天然酶,其投入的成本仍然很高。十几年来,纳米酶具有高稳定性和低成本的特点,已经成为天然酶的替代品。然而大多数纳米酶的选择性有很大的限制。通过将天然酶和纳米酶封装在一个纳米尺度的框架内,设计的集成纳米酶（Integrated nanozyme,INAzymes）能够克服纳米酶有限的选择性问题。许多INAzymes已被开发和用于多种用途。其中,金属-有机框架（Metal-organic frames,MOFs）是多孔晶体材料,具有大的比表面积,均匀的孔腔和高的酶包封能力,并且一些铁基/铜基MOFs被证实具有良好的过氧化物类酶活性。因此通过吸附、共价连接、孔包封和共沉淀等方法,MOFs被用于设计合成多种具有优异性能的INAzymes。尽管应用广泛,基于MOFs的INAzymes仍存在一些问题有待解决,如基于沸石咪唑酯框架（Zeolite imidazolate framework-8,ZIF-8）类INAzymes化学稳定性较差;化学共价固载法合成方法繁琐,酶易失活;微孔MOFs导致底物传质效率低和响应时间长等。因此,设计更多新型具有卓越稳定性、合成方法简单、级联催化效率高的INAzymes仍是有意义的研究。在本论文,我们通过不同方法将葡萄糖氧化酶（Glucose oxidase,GOx）固载于类酶活性MOFs载体中,设计三种不同的INAzymes,考察并评价其性能。基于级联反应,构建INAzymes比色传感检测平台,应用于血清中葡萄糖含量的一步法快速检测。1.ZIF-8由于其经济、温和且易于合成的过程,已成为多酶固定化纳米材料最典型的实例之一。但是,ZIF-8纳米晶体在酸性条件下容易分解。为了解决这个问题,将Fe-聚多巴胺（Fe-PDA）与ZIF-8表面结合形成具有良好稳定性的ZIF-8@Fe-PDA杂化壳。采用一锅法合成GOx@ZIF-8,然后将GOx@ZIF-8与作为辣根过氧化物酶（Horseradish peroxidase,HRP）模拟物的Fe-PDA结合合成GOx@ZIF-8@Fe-PDA INAzymes。Fe-PDA不仅能防止酸降解,同时作为模拟HRP。在INAzymes系统中,在氧气存在下通过GOx将葡萄糖转化为葡萄糖酸,产生H2O2作为中间体。H2O2与Fe-PDA快速反应生成·OH,·OH进一步氧化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（TMB）。氧化的TMB的UV-Vis吸光度与葡萄糖浓度成正比,并且在5.0-100.0μM葡萄糖浓度范围内具有良好的线性关系,检测限为1.1μM。INAzymes系统已成功应用于血糖水平的快速比色检测。该INAzymes系统具有高催化活性、出色的灵敏度和增强的化学稳定性,在临床诊断和生物传感方面具有广阔的前景。2.Fe-BTC（其中BTC为1,3,5-苯三甲酸）类型的MOFs用于构建级联比色测定葡萄糖的集成系统。MOFs在扮演（a）HRP模拟物和（b）作为GOx的多孔载体方面发挥双重作用。GOx@Fe-BTC通过一锅法制备。在GOx进行酶促氧化过程中生成H2O2的同时消耗了葡萄糖。在H2O2存在下,Fe-BTC模拟酶催化氧化TMB,形成蓝色的OxTMB产物。OxTMB的吸光值（在UV-Vis 652 nm处测量）在5.0–100μM葡萄糖浓度范围内线性增加,检测限为2.4μM。GOx@Fe-BTC已成功应用于血清中葡萄糖的测定。3.具有均匀孔隙率和大表面积的MOFs作为固定化酶的载体发挥着重要作用。然而,诸如响应时间长或酶易泄漏的缺点阻碍了其适用性。在这里,我们报道了硼酸功能化的分层多孔MIL-88B（HP-MIL-88B-BA）作为GOx的有效固定载体。HP-MIL-88B-BA具有分层的多孔结构和丰富的识别位点,可促进GOx固定并防止其泄漏。分层孔提高了底物的传质效率,从而缩短了响应时间。此外,HP-MIL-88B-BA可用作HRP模拟物。以这种方式,构建了一种集成纳米酶,用于快速一步检测葡萄糖。GOx@HP-MIL-88B-BA对葡萄糖能够快速响应（10分钟）,并且在2-100μM的范围内显示出良好的线性关系,检出限为0.98μM。该方法提供了一种直接、快速、有效的策略用于合成集成纳米酶并应用于生物传感。