作为地球中化合物含量最丰富的元素,碳元素组成的纳米材料研究仍然火热。目前,碳纳米材料被用于各种商业产品,从充电电池、汽车零件和生活用品到军事设备等。材料合成、纯化和改性等方面的进步使碳材料能够集成到微型电子器件和生物传感器中。尽管人们一直探索新型材料为许多生物传感应用提供引人注目的导电性和灵活性,但是碳材料依然占据生化传感的重要地位。细胞内的活性氧（reactive oxygen species,ROS）在生物体中的普遍性和重要性引起了人们对其检测和量化的极大兴趣。ROS具有调节肿瘤环境的作用,会影响提供代谢支持、血液供应和对肿瘤免疫反应的各种基质细胞。尽管ROS在肿瘤发生过程中起重要作用,但很难可靠地预测ROS调节的效果。常见的分析技术中,电化学传感器因其灵敏度高且具有小型化等特点在检测ROS方面脱颖而出,由于细胞中ROS的释放量极低且半衰期短,亟需对其进行原位和实时检测。基于碳纳米材料仿生酶电化学传感器在生物相容性、选择性、稳定性和独特的催化活性等方面展示了巨大的优势,可用于快速检测不同细胞群中的ROS。本论文基于碳纳米纤维（CNF）结合表界面调控和功能化修饰等手段,设计和构建了两种具有特定物化性质的新型仿生酶传感材料。首先,酸化处理CNF制备了官能团修饰的碳纳米纤维（FCNF）,然后利用金属铂（Pt）掺杂、氧化铜（CuO）修饰等手段,设计和构筑了Pt与CuO共修饰的FCNF仿生酶（Pt-CuO@FCNF）,该仿生酶能对过氧化氢（H2O2）分子进行特异催化并展现了优异的电荷转移能力,最终实现活细胞释放H2O2分子的快速且高灵敏检测。此外,利用共轭五元环咪唑分子与碳形成配位键以及作为氮螯合配体的双重功能,在羟基化的CNF（ACNF）表面原位形成了咪唑诱导的氧化锰晶体（Mn Ox）,然后在其上面负载金纳米颗粒（AuNPs）,构筑了Au-Mn Ox/Im@ACNF双功能仿生酶,通过丝网印刷技术构筑了双功能仿生酶基柔性传感电极,进而实现了对细胞释放的H2O2和超氧阴离子(O2·-)两种分子的实时监测。1.利用金属Pt掺杂、CuO修饰等手段对FCNF进行表面调控,通过一步高温灼烧法,批量制备Pt与CuO功能化修饰FCNF的仿生酶（Pt-CuO@FCNF）。透射电子显微镜、傅立叶变换红外光谱和X射线光电子能谱等表征结果证明了该Pt-CuO@FCNF仿生酶的成功制备。以该仿生酶构建的传感平台对H2O2检测展现了优异的性能,包括0.4μM-11 m M的宽线性检测范围以及低至17 n M的检测限,并探讨了该仿生酶对H2O2电化学响应的传感机制。通过丝网印刷技术制备了电化学传感芯片,最终实现活细胞释放H2O2分子的快速且高灵敏检测。2.利用共轭五元环咪唑分子的双重功能,即可与碳形成配位并可作为氮螯合配体的功能,在ACNF表面原位形成了咪唑诱导的Mn Ox,然后原位修饰AuNPs,构筑了Au-Mn Ox/Im@ACNF双功能仿生酶。基于该双功能仿生酶构筑的传感平台,对H2O2和O2·-两种分子都展现了出色的传感性能,对H2O2和O2·-两种分子的线性检测范围分别是0.8μM-300 m M和6 n M-13μM,且检测限分别低至70 n M与0.3 n M。进一步,基于该双功能仿生酶制备了印刷浆料,利用丝网印刷工艺构筑了柔性电化学传感芯片,进而实现了对细胞释放的H2O2和O2·-两种分子的原位实时监测。