电化学传感器以其制备简单、特异性好及检测无需标记等优点引起了广泛关注,开发新的电极表面修饰材料以提高电极灵敏度和选择性是构建电化学传感器的核心内容。纳米材料以其独特的电学性质被用以提高电极灵敏度和催化性能,其中,以钯、铂、金、银等贵金属及石墨烯等碳纳米材料的应用尤为广泛。在此背景下,本文研究了基于新型纳米材料的电化学传感器在神经递质、氨基酸检测中的应用。第一部分 铂钯双金属功能化石墨烯修饰电极同时测定多巴胺、抗坏血酸和尿酸自然界中存在许多生物分子参与人体的生命活动,对人类的生命健康有着重要的影响。抗坏血酸是一种水溶性维生素,广泛存在于生物系统中,可以用来治疗坏血病、癌症、心理疾病、感冒等;多巴胺作为一种儿茶酚胺类神经递质在哺乳动物神经系统中有着重要的作用,多巴胺在体内分泌水平异常会导致多种疾病的发生,如亨廷顿氏舞蹈病、帕金森氏病等;尿酸是嘌呤类物质代谢的主要产物,机体内尿酸水平长期偏高会造成痛风以及高尿酸血症等。抗坏血酸、多巴胺、尿酸三种生物分子共存于有机体中,因此,建立一种高选择性、高灵敏度和低成本同时测定上述三种生物分子的方法对于分析应用及临床诊断具有重要意义。目前,已有多种分析方法用于多巴胺的分析检测,包括毛细管电泳、高效液相色谱法、质谱法、荧光光谱法、气质联用等。其中,电化学测定方法因其简便易行、成本低廉、快速准确、灵敏度高且不需要复杂的前处理过程,因而在生物分子分析检测中受到广泛地关注。由于抗坏血酸、多巴胺、尿酸三种物质都具有电化学活性,而且在普通固体电极上,抗坏血酸及尿酸的氧化电位与多巴胺的氧化电位相近,均在0到0.2V附近。因此,需要对电极表面进行化学修饰,将三种分子的氧化峰分离,实现三种物质的同时测定。本章以高选择性和高灵敏度测定神经递质多巴胺为目的,基于石墨烯合成了双金属功能化石墨烯纳米复合材料构建电化学传感器,实现了抗坏血酸、多巴胺及尿酸的同时测定。具体工作如下:经一步原位还原法制得了铂钯双金属功能化石墨烯纳米复合材料;利用透射电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱及电化学方法研究了铂钯双金属功能化石墨烯纳米复合材料的分子形态和电化学性能。基于该纳米复合材料构建的电化学传感器在含有抗坏血酸、多巴胺及尿酸三种生物分子的溶液中可得到三个分离清晰的氧化峰。研究结果表明,抗坏血酸浓度在40-1200 μM、多巴胺浓度在4-200 μM、尿酸浓度在4-400μM范围内具有良好的线性关系,并且三种物质的最低检测限分别为0.61、0.04、0.10 μM。此外,该传感器还成功实现了人体血样和尿样中上述三种生物分子的同时测定。第二部分金纳米粒子掺杂的分子印迹传感器对L-酪氨酸的电化学检测氨基酸及其衍生物普遍存在于自然界中,不仅作为蛋白质及多肽的构成单元,还参与调节生长、发育、繁殖和免疫等代谢过程,在生命过程中扮演着至关重要的角色。分子印迹聚合物因具有预定性、特异识别性及实用性等优点,目前已成功用于传感器、膜分离、固相萃取、催化等领域。受贻贝分泌的粘性蛋白质结构的启发,研究人员发现多巴胺聚合过程中的聚多巴胺具有良好的粘附作用,能在多种无机、有机材料表面成膜,而且聚多巴胺上含有大量的酚羟基和氨基等基团,这为其进一步的功能化修饰提供了良好基础。此外,聚多巴胺与其它聚合物如聚吡咯、聚苯胺、聚苯酚和聚邻氨基苯酚相比,具有高亲水性、高稳定性、良好的生物相容性、极强的粘附性、易制备、厚度可控等特点,可用于构建新型的分子印迹聚合物膜。本章将电化学技术和分子印迹技术有机结合,制备了以多巴胺为功能单体的新型电化学分子印迹传感器,并对L-酪氨酸的识别行为进行了初步研究。具体工作如下:以L-酪氨酸为模板分子,金纳米粒子为掺杂剂,多巴胺为功能单体,通过电聚合法在玻碳电极表面成功地构建了聚多巴胺分子印迹膜,实现了 L-酪氨酸的电化学测定。通过差分脉冲伏安法研究了电化学传感器对L-酪氨酸的响应特性,研究结果表明,L-酪氨酸在0.6-70μM范围内具有良好的线性关系,最低检测限为0.05 μM。