目前,现场快速检测（point-of-care test,POCT）在医学领域展现出了较好的发展前景,例如,商品化的葡萄糖传感器目前已得到普遍的应用。同时,为了追求精确、高效的目标,检测技术仍在不断迭代中。许多研究表明,无酶葡萄糖传感器有望取代以酶电极为基础的葡萄糖检测试纸和传感器。无酶葡萄糖传感器的优势在于只需通过控制反应环境和电极本身即可完成催化氧化的过程,无需其他电子传递介质的辅助,并且有利于提高检测的灵敏度和稳定性;同时,对电极的改性处理有助于葡萄糖传感器扩大适用范围,从传统的血糖指标拓展至尿液、汗液等其他体液中的葡萄糖浓度,提高使用者的体验便捷度。大量的研究报道表明,无酶葡萄糖传感器需要预设反应环境或通过复杂的多电位控制完成预处理至检测的全流程,尚有优化改进的余地。因此,本论文基于电化学原理,结合现场快速检测的需求和发展趋势,在无酶葡萄糖传感器研究现状的基础上,针对反应中涉及的预处理和多电位控制问题,提出引入双极电极系统,利用双极电极的一些特点简化电位控制方法和检测过程。同时,结合传感器的特征赋予其不同的使用场景,并针对性地解决实际应用中可能存在的问题。主要研究内容如下:1.报道了一种基于三电极体系的无酶葡萄糖传感器,通过多步电位法检测尿液中的葡萄糖。即在金工作电极上依次施加三个电位,包括在电极上创造局部碱性的高负电位步骤、在碱性条件下电催化葡萄糖氧化的小正电位步骤和清洁电极的较高正电位步骤。为了提高传感器的选择性,对金电极进行了全氟磺酸修饰。该传感器集成在一个智能小便器中,这样就可以实时监测人体尿液中的葡萄糖浓度,测试结果也可以通过蓝牙实时上传到智能手机应用程序上。2.阐述了一种基于双极电极的驱动电极辅助电催化的无酶葡萄糖传感器。与传统的基于双极电极的电化学分析系统不同,这里将修饰了全氟磺酸的金线作为分离式双极电极,利用驱动电极上产生OH-的析氢反应和离子在电场中的迁移,在电化学池内创造局部的碱性条件,使双极电极满足检测电位和检测环境的两个条件,实现该处的葡萄糖无酶电催化氧化,并检测分离式双极电极中通过的电流。与三电极体系的无酶葡萄糖传感器相比,多电位步骤的问题在此得到优化,单一电位即可满足创造碱性环境与检测步骤。使用该装置检测尿液中的葡萄糖,与标准葡萄糖检测试剂盒的检测结果进行对比,并且考察了传感器的稳定性。3.提出了在丝网印刷电极上构建基于双极电极的无酶葡萄糖传感器的方案,在前文成功利用双极电极构建了无酶葡萄糖传感器的基础上,将该体系利用丝网印刷电极制作葡萄糖检测试纸,实现装置的小型化,并通过电镀的方法修饰碳电极以达到复现第三章中各电极的功能,并优化了反应时间、驱动电压等参数,最后一系列的检测和验证实验初步证明了该体系的有效性。这一研究内容旨在为双极电极传感器应用于小型化或可穿戴设备进行初步探索。综上所述,将葡萄糖的无酶检测方法与双极电极系统联合使用是本论文中最大的创新点。其中,对双极电极的利用中,最大的亮点是通过双极电极的驱动电极,这一传统意义上的辅助装置,创造碱性反应环境,这一点在文献报道中并不多见,对驱动电极的应用,丰富了其在双极电极中的作用,提高了器件的使用效率,遵循了绿色化学的理念。