石墨烯是一种二维平面结构的新型碳纳米材料,它具有优异的力学、热学及电学性质如高导电性、完美的量子隧道效应、大的比表面积及半整数量子霍尔行为。这使其在纳米电子器件、传感器、药物载体、超级电容器以及能量存储等领域得到广泛的应用。生物传感器是生命分析化学及生物医学领域中的重要研究方向,已广泛应用于临床疾病诊断和治疗研究。将石墨烯应用于生物传感不仅有重要的理论价值,而且对生命分析领域的快速发展具有重要现实意义。在本论文工作中,我们将石墨烯材料与分析技术、生物技术有机结合起来,对石墨烯的制备、功能化及其在生物传感的应用开展研究。主要有以下几方面的内容：1.石墨烯/血红蛋白复合物的直接电化学及电催化合成了聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)功能化的石墨烯纳米片(PDDA-G)并与[BMIM][BF4]室温离子液体(RTIL)进行复合构建了RTIL/PDDA-G复合物。得到的复合物能够很好的固定血红蛋白以构建生物传感器,实现了血红蛋白的直接电化学。同时,该生物传感器对亚硝酸根表现出了优异的电催化活性,其响应的线性范围为0.2到32.6μmol/L,检测限(S/N=3)为0.04μmol/L。同时,该生物传感器显示出较好的稳定性和抗干扰能力。2.双信号放大的灵敏石墨烯电化学免疫传感器构建了一种基于石墨烯的双信号放大的电化学免疫传感器。首先采用一种简单的超声诱导的组装方法将金纳米粒子(AuNPs)组装到上述制备的PDDA功能化的石墨烯(PDDA-G)纳米片表面。获得的AuNPs/PDDA-G杂化的结构能作为理想的修饰电极的基底材料,可以实现抗体的良好固定并保持其生物活性。此外,还制备了多标记抗体功能化的EGO生物共轭纳米探针,并用作三明治免疫反应的标记二抗。由于石墨烯和多标记的双信号放大策略,构建的免疫传感器的电化学响应得到了较大的增强并实现了人免疫球蛋白的灵敏检测。在优化的条件下,该传感器对人免疫球蛋白(HIgG)检测的线性范围为0.1-200 ng/mL,检测限为(S/N=3)0.05ng/mL。同时,构建的电化学免疫传感器也表现出良好的精密度、较好的稳定性和可再生性。可以应用于实际血清标本中人免疫球蛋白的检测。3.高生物相容性石墨烯的绿色合成及细胞成像和胞内药物运输使用一种绿色的合成方法,以明胶还原剥离的石墨烯氧化物,制备了明胶功能化的石墨烯纳米片(gelatin-GNS)。明胶在体系中不仅起到还原剂的作用,而且还是稳定剂以防止石墨烯纳米片的团聚。得到的高生物相容性的gelatin-GNS在各种的生理溶液如磷酸缓冲液、血清以及细胞培养液中均表现出了较高的水溶分散性及稳定性。此外,由于gelatin-GNS具有大的比表面积并能与药物发生强烈的π-π共轭作用,gelatin-GNS被用于研究细胞成像和胞内药物运输。结果表明,gelatin-GNS对人乳腺癌细胞(MCF-7)是无毒的。其药物运输过程经历了一个MCF-7细胞的非特异性的内吞机理。因此,gelatin-GNS可以作为一种理想的载体用于胞内药物运输。此外,DOX@gelatin-GNS上阿霉素在细胞中的释放可能经历过一个明胶调节的缓释过程,这有助于提高了临床癌症治疗的疗效。4.基于石墨烯的芦丁电化学行为及其灵敏检测通过化学还原法制备了石墨烯(CRG)并使用简单的超声诱导的组装方法制备了新颖的β-环糊精/石墨烯(β-CD/CRG)纳米复合物。然后将该复合物用于构建灵敏的芦丁电化学传感器。由于电极表面高的芦丁负载量以及石墨烯高的导电性,芦丁的电化学响应得到了极大的增强从而实现了芦丁的灵敏检测。在优化的条件下,该传感器对芦丁检测的线性范围为6×10-9-1×10-5 mol L-1,检测限为(S/N=3) 2.0×10-9 molL-1。同时,所构建的芦丁电化学传感器还表现出了良好的选择性和较好的再生性并可以实现药片中的芦丁的检测。