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多环芳烃（PAHs）是一类常见的持久性有机污染物,普遍存在于空气、水、土壤当中,并且通过食物链累积到生物体内,进而危害人类健康,目前已被多个国家列为优先控制污染物。因此,对环境中PAHs污染物的毒性进行快速检测和评价十分重要。目前国内外开展的体外细胞毒性试验,大部分方法前处理复杂、耗时长、成本高且检测范围有局限性。因此,采用新技术,建立高效、快速、简便、无毒、低费用的环境污染物毒性检测新方法具有重要意义。电化学法凭借其简单、快速、灵敏度高、无毒性、费用低、可即时检测等特点已成为细胞活性检测的一个重要研究手段。当外源物质导致细胞中的嘌呤核苷酸代谢发生异常时,嘌呤的相对含量会发生变化,电化学法可以检测到嘌呤电化学信号的变化,进而评价外源物质对细胞活性的影响。因此,制备对嘌呤有灵敏响应、良好电催化活性的修饰电极是电化学法在细胞毒性检测中应用的关键。本文基于新型材料石墨烯量子点（GQDs）制备了灵敏度高、电催化活性强、样品消耗少、检测窗口宽的石墨烯量子点/玻碳电极（RGOQDs/GCE）和氧化石墨烯量子点/多壁碳纳米管/丝网印刷电极（GOQDs/MWCNTs/SPCE*）,利用X射线衍射分析（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、电化学阻抗谱（EIS）、透射电子显微镜（TEM）等技术对电极进行了表征,考查了富集时间、富集电位、pH对嘌呤检测的影响,确定了最佳检测条件。以人乳腺癌细胞（MCF-7）、小鼠胚胎成纤维细胞（BALB/c 3T3）、中国仓鼠肺细胞（V79）为模型细胞,采用电化学法研究三种细胞的电化学行为,并用高效液相色谱法（HPLC）进行了验证,建立了多信号细胞电化学检测方法。用此方法评价了PAHs对细胞活性的影响,探讨了PAHs的细胞毒性作用机制。为PAHs的细胞毒性评价提供了新的技术方法。具体研究结果如下:（1）用阱还原法制备了还原氧化石墨烯量子点（RGOQDs）,采用电聚合法将其修饰到玻碳电极（GCE）表面,得到了RGOQDs/GCE。表征结果显示:肼还原后的RGOQDs仍处于无定形态,边缘负载了更多的氮原子且电子共轭发生了变化。RGOQDs负载在GCE上,使电极的活性位点增加、导电性增强,提高了检测灵敏度。RGOQDs/GCE对尿酸、黄嘌呤、鸟嘌呤标准样品的最低检测限分别为0.012、0.008、0.005μM,最佳电化学检测条件为:富集电位0 V,富集时间360 s,pH 7.4。对MCF-7、BALB/c 3T3和V79三种细胞的电化学行为研究表明:三种细胞裂解液均在0.28 V和0.68 V检测到两个电化学信号,分别为尿酸和黄/鸟嘌呤的氧化峰,实现了尿酸和黄/鸟嘌呤的同时检测。构建了基于RGOQDs/GCE的双信号细胞电化学检测体系,为PAHs细胞毒性检测奠定了基础。（2）利用基于RGOQDs/GCE的细胞电化学法,通过测定细胞中黄/鸟嘌呤含量的变化评价了芴对MCF-7、BALB/c 3T3和V79三种细胞活性的影响,确定了相应的时间-效应和剂量-效应关系。结果表明,芴对三种细胞的最佳毒性作用时间为30 h;芴浓度低于0.050 mM时,促进MCF-7细胞增殖,芴浓度高于0.050 mM时,对三种细胞均有毒性作用。毒性作用机制可能是3环的芴通过诱导细胞的p53蛋白表达使细胞嘌呤核苷酸代谢发生异常,导致细胞中嘌呤含量发生变化而表现出细胞毒性。电化学法检测芴对三种细胞毒性的半数抑制浓度(IC50)值分别为2.14 mM、0.89 mM、0.25 mM,三种细胞对芴的毒性响应为:MCF-7<BALB/c 3T3<V79。由于不同模型细胞的嘌呤核苷酸代谢存在差异,导致其细胞毒性有所不同。将电化学法检测结果与传统MTT法比较,芴对三种细胞的毒性作用顺序一致,且IC50值均低于MTT法。表明基于RGOQDs/GCE的细胞电化学方法可以用来评价芴对三种细胞的毒性,且灵敏度要高于MTT法,该方法可用于PAHs的细胞毒性研究。（3）将氧化石墨烯量子点和多壁碳纳米管复合液（GOQDs/MWCNTs）用于修饰丝网印刷电极（SPCE）,构建了基于GOQDs/MWCNTs/SPCE*的微检测系统,将样品用量由500μL降至80μL。表征结果显示:GOQDs包裹在MWCNTs基底上形成了高度交互的结构,MWCNTs可以作为GOQDs与SPCE之间电子转移的导电介质。GOQDs/MWCNTs极大地提高了SPCE电极的灵敏度,扩大了细胞电化学的检测范围,实现了对尿酸、黄嘌呤、鸟嘌呤、腺嘌呤、次黄嘌呤的灵敏检测,最佳电化学检测条件为:富集电位0 V,富集时间240 s,pH 7.4。采用该微检测系统对V79、MCF-7、BALB/c3T3三种细胞的电化学行为研究表明,在0.29、0.66、0.93、0.98 V检测到四个电化学信号,分别为尿酸、黄/鸟嘌呤、腺嘌呤、次黄嘌呤的氧化峰,其中,尿酸的信号明显高于RGOQDs/GCE电极的检测结果;V79细胞的尿酸和嘌呤含量明显高于另外两种细胞,相比于MCF-7细胞,BALB/c 3T3细胞表现出低水平的嘌呤代谢和高水平的尿酸代谢;电化学法的检测结果与HPLC法的检测结果一致。该微检测系统易制备、样品消耗少、扩大了细胞电化学的检测范围,为细胞中嘌呤和尿酸的同时检测提供了一种简易便捷的新方法。（4）利用基于GOQDs/MWCNTs/SPCE*的微检测系统,研究了六种PAHs（芴、苯并[a]芘、萘、荧蒽、芘、菲）对V79细胞活性的影响。结果表明,PAHs对V79细胞作用30 h时细胞毒性最强;以不同代谢产物为标志物测得的PAHs对V79细胞的IC50值及毒性顺序有一定的差异,其中以尿酸为标志物测得的六种PAHs的IC50值最小,说明细胞代谢产生的尿酸对PAHs的响应更灵敏;以黄/鸟嘌呤为标志物的毒性顺序与MTT法测得的毒性顺序一致,均为:芘>菲>苯并[a]芘>荧蒽>芴>萘。不同标志物测得的PAHs毒性顺序不同,可能是由于结构不同的PAHs通过细胞的芳香烃受体（AhR）、细胞间隙连接通讯（GJIC）和p53蛋白等多个通路影响细胞的发育和分化过程。电化学法和MTT法检测的IC50值呈显著正相关,且电化学法测得的IC50值普遍低于MTT法,说明电化学法的灵敏度更高。基于GOQDs/MWCNTs/SPCE*的细胞电化学微检测系统实现了对细胞代谢产物四信号的同时检测,为PAHs等环境污染物的多参数评价和毒性机制研究提供了更多的信息。