纳米材料与纳米技术是迅速兴起的高科技领域,因其性能特异、应用广泛,激起了众多学科学者的广泛兴趣。它以迅猛发展之势,由发源的材料科学、物理科学向化学、生命、环境和医药领域渗透和扩展。纳米科学的核心就是合成性能优异的纳米材料、结构设计和制造各种纳米器件和装置、探测以及分析纳米尺度的物质的性能与现象。电化学仿生传感器的研制是纳米科技、传感技术与生命科学的交叉,它可以在纳米层次从分子水平上研究生物分子及其复合体的结构与功能的关系,解决纳米技术在生物医学领域应用中的基础问题,发展新技术和新方法。本论文将生物化学、分子自组装、纳米技术和电分析化学理论和方法有机地结合起来,用功能纳米材料在电极表面构建新的界面,发展了一系列电化学生物传感界面。本论文的主要内容如下:1.发展了3种固定辣根过氧化物酶的新方法并构建了传感界面用于检测H2O2。(1)第2章中,首次研制出一种基于纳米TiO2和纳米金复合膜作为固定基质的酶生物传感界面。纳米金与纳米TiO2的复合材料能提供必要的传导通道,减小电子给体和受体间的距离,为辣根过氧化物酶与电极之间的电子转移搭建桥梁,可实现直接电化学行为。运用紫外和透射电子显微镜对其复合膜进行表征,发现辣根过氧化物酶在复合物膜内保持了良好的生物活性。修饰电极测定H2O2溶液的浓度线性范围是2.5×10-6～1.75×10-5 M,检测限为1.2×10-6 M (S/N = 3)。此基质也可用于其它生物分子的固定。(2)在上述研究中,最大的问题是修饰电极的制备受环境湿度影响较严重,复合膜的形成时间较长,酶用量也偏多。因此,第3章中,我们运用自组装方法研制了简便快速的辣根过氧化物酶传感界面。在玻碳电极表面组装邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯(PDDA),利用静电吸引作用吸附金纳米,同理再吸附HRP,因为膜层很薄以及金纳米电子导线的作用,实现了HRP与电极间的直接电子传递,并对组装层结构进行了紫外和SEM表征。该修饰电极测定H2O2溶液的浓度出现两段线性,分别为1.0×10-6～3.0×10-6和3.0×10-6～1.0×10-4 M,检测限达4.2×10-7 M (S/N = 3)。(3)我们尝试通过设计Self-Assemblied monolayers (SAMs)成膜分子的组成和结构,达到结构的精确化学控制,获得特定功能表面。第4章中,用小分子植酸代替聚电解质,克服聚电解质空间构象难于控制的问题。首次利用植酸和金纳米在金电极表面层层组装,构建三维有序膜吸附辣根过氧化物酶分子,运用SERS、阻抗技术对成膜过程进行了表征。该修饰电极测定H2O2溶液的浓度出现两段线性,分别为2.5×10-5～1.0×10-4和1×10-4～4×10-3 M,检测限是8.6×10-6 M (S/N = 3)。2.运用循环伏安、SERS技术考察了金电极上L-半胱氨酸短链分子自组装单层的电化学性能和拉曼光谱研究(4)由于SAMs结构高度有序和规整性,受到了越来越多的关注也得到了广泛的运用,但是目前系统地运用分子水平分析技术(比如电化学和拉曼光谱技术)考察单层膜缺陷情况的工作还未多见报道。L-半胱氨酸(L-Cys)由于含有功能性氨基、羧基基团,被广泛用在修饰电极、电催化、生物传感器。第5章(补篇)中以铁氰化钾为电化学探针分子,分别研究了L-Cys和十二烷基硫醇修饰电极的电化学特性。以十二烷基硫醇作为缺陷探针,利用拉曼散射技术考察了L-Cys自组装单层的致密性和稳定性。