生物传感器具有特异性强、操作方便、组成简单、成本低、可应用范围广、无生物毒性等特点,在环境监测,生物医学,食品分析和国防军事等领域已显示出其应用前景,已引起国内外研究者的广泛关注。如何提高生物传感器检测的检测范围和灵敏性等分析性能是生物传感器相关研究中关注的核心问题。提高系统的电子传递效率被认为能有效提高生物传感器的传感性能。因此,在本论文中,我们选择疾病相关化合物氧化三甲胺,研究了全细胞生物电化学传感器用于氧化三甲胺的分析检测的可行性,进一步探讨了纳米材料修饰电极对电极和微生物细胞之间的电子传递效率的影响,并对新电极材料在全细胞生物电化学传感器检测氧化三甲胺的应用中作出探索。首先,构建以希瓦氏菌为识别元件的全细胞生物电化学传感器用于检测氧化三甲胺的研究。探究了菌体状态、菌液浓度等对其输出信号的影响,当希瓦氏菌培养时间达到18 h,传感器系统菌液OD600=6.0,检测前将三电极系统静置48 h能够得到最佳的检测效果。在最优操作条件下,对传感器的线性范围、稳定性、重复性等分析指标进行考察,其检测氧化三甲胺的最低检测限为10μM,检测范围在10μM和2 mM之间时,线性相关方程为y=6.141x+91.511,相关系数达到0.9985;以第一次加样为标准,连续加样35次内电流响应峰峰面积浮动在91.42%~105.77%之间,开始检测后8 d内峰面积浮动在92.92%~111.11%之间;二甲胺、三甲胺、葡萄糖和柠檬酸对电流响应曲线不能造成明显干扰。说明构建的传感器检测氧化三甲胺具有重复性,稳定性和特异性。使用电镀石墨烯和原位聚合沉积聚苯胺的方法制备石墨烯-聚苯胺复合修饰的新型碳布电极,通过XRD、拉曼光谱图、扫描电子显微镜对其进行表征,使用电化学工作站通过电化学方法对复合纳米材料修饰电极的电化学性能表征与分析,并进一步应用于微生物燃料电池中探索其对微生物-电极间电子传递效率的影响。结果表明石墨烯-聚苯胺复合修饰电极与碳布对照相比能大幅提高比电容,极化内阻降低33.33%,复合修饰电极所搭载的MFC最大输出效率达到对照组的10.59倍。说明修饰电极能够有效提高微生物-电极间电子传递效率。以石墨烯聚苯胺修饰电极组建全细胞生物电化学传感器,对应空白碳布组其电流信号强度,电流响应曲线峰面积及峰宽分别提高了27.21%,51.01%和22.02%;新型复合电极所属传感器对应的电流响应曲线噪音峰强度与噪音峰面积对应空白碳布组增加了35.9%和75%。这样的探索说明新型石墨烯聚苯胺电极能够有效提高全细胞生物电化学传感器电流响应信号的强度和电流峰的峰宽和峰面积,但是,同时噪音峰强度和噪音峰面积也大幅升高。这为使用纳米材料修饰传感器电极应用中提供了指导意义,在提高电子传递效率的同时将噪音强度降低将会更有效的改善生物传感器的检测能力。综上,论文成功构建了一种能够用于氧化三甲胺分析定量的全细胞生物电化学传感器,制备了能有效提高电子传递的石墨烯聚苯胺修饰碳布的新型电极,新型电极在全细胞生物电化学传感器中能够有效提高电流响应曲线信号强度。论文所得的结论对于氧化三甲胺新型量化检测方法,及提高生物传感器量化检测物质的检测能力具有指导意义,可进一步应用于实际中氧化三甲胺的量化检测,对与氧化三甲胺具有高关联性的疾病检出具有重要意义。