金纳米结构具有独特的理化性质与良好的生物相容性,近年来被广泛应用于化学、材料以及纳米生物医学等交叉学科领域。金纳米结构的性质不仅取决于其结构的大小和形状,而且也会受到其表面配体的影响。近年来,由于一些生物分子的自组装特性及其结构与功能的可调性,新型(多)功能的金-生物分子复合纳米结构的合成及其应用已经成为当前的研究热点,然而,针对此类合成机理的系统性研究却鲜有报道。鉴于自组装能力、催化能力及生物识别等多方面的考虑,本研究选择具有自组装能力的多肽分子作为生物大分子的典型代表,通过利用不同的光谱法、再结合高分辨电子显微镜、液相原位原子力显微镜、X射线衍射及光电子能谱等方法,系统的研究了自组装多肽分子在金纳米结构合成中的作用机制,通过进一步实验展示了肽-金复合纳米结构在生物医学领域的潜在应用。本论文的主要研究内容及结果列举如下:第一、通过序列设计,本论文构建出一系列多功能自组装多肽,并利用其作为保护剂,开发出在紫外光辐照条件下快速合成肽-金复合纳米结构的方法,并阐明了多肽调控金纳米结构的形状和大小的分子机制。第二、通过重点研究一条具有双结构域的自组装多肽-GAV-FF,我们发现:这种将不同结构域进行直接化学交联的方式,可发展成一种构建多功能或者多模式自组装多肽的方法。值得说明的是:GAV-FF不仅可执行其还原功能,而且还保持了其两个结构域各自的白组装模式,即在水溶液中的多级纤维化和在云母表面的模板辅助外延纤维生长。第三、通过并行筛选实验,本论文成功挖掘出多条可合成蓝、红色荧光金纳米团簇的多肽分子,并阐明了多肽序列及某些重要氨基酸的位置对金纳米团簇结构与性质的影响机制。此外,本论文也报道了某些多肽序列自身能够自组装形成蓝色荧光纳米结构的现象和可能机理。最后,本研究论文利用实验证实了所合成的肽-金纳米团簇在生物医学领域中的潜在应用。如红色荧光肽-金纳米团簇不仅可开发为温敏传感器,还可作为重金属Hg(II)离子探针(检测极限可达25 nM);又由于这种复合结构具有良好的生物相容性和靶向识别性,本论文也成功验证了将其应用于生物标记与成像方面的可行性。