酶生物燃料电池(EBFCs)可以将燃料中的化学能或生物化学能转化为电能,因而备受关注。EBFC以生物质为燃料,工作条件温和,可作为绿色生物能源,也可作为植入型医疗、自供能传感设备的能源供给。而基于生物燃料电池的自供能生物传感器综合了生物燃料电池自我供能的特点和传统生物传感器对目标分析物选择性检测的特性,近年来受到广泛关注。本论文主要着眼于研究基于生物燃料电池的自供能传感器的新应用。主要内容如下:1、氮掺杂空心碳纳米球用于高能量密度生物燃料电池的构建及microRNA-21自供能检测酶生物燃料电池(EBFCs)被认为是解决能源需求的一种有潜力的方法。同时其作为绿色生物能源,可作为可植入型医疗、自供能传感设备的能源供给,高性能酶生物燃料电池的开发迫在眉睫。而寻找优异的电极材料是提高EBFC功率输出的关键。本工作通过微波辅助水热法,一步合成了电化学活性优异的氮掺杂空心碳纳米球(pNHCSs),进一步复合金纳米粒子(AuNP),以pNHCSs/AuNP为电极基底材料,构建的GOD/BOD EBFC的最大输出功率达到了 225±0.9μW cm-2;基于此高性能EBFC,我们设计了新型自供能传感器用于检测癌症相关的miRNA-21,检测限达到了 0.1 fM(S/N=3),表现出了优异的检测灵敏度。氮掺杂空心碳纳米球在构建高性能生物燃料电池及新型可穿戴自供能生物传感器方面具有巨大的潜力。此自供能传感器的设计拓宽了生物燃料电池的应用领域,并有望构建简便高效的生物检测平台。2、基于无酶生物燃料电池的自供能传感器用于药物评价药物评价是医药科学研究的重要内容,对提高研发效率、缩短周期、减少成本有着重要意义。基于我们之前的工作,本工作中,我们构建了基于无酶生物燃料电池的自供能传感器用于药物评价。我们首先合成了金纳米半笼(AuNC)用作阳极,它能有效催化氧化葡萄糖,又合成了氮掺杂碳球和金纳米颗粒的复合物(NCS/AuNPs)用作阴极,用于氧气还原。用这两种材料构建了单室无酶生物燃料电池。经测试,构建的生物燃料电池有良好的功率输出。非生物催化剂的使用,提高了 BFC的稳定和耐用性。通过在阴极连接上可以特异性识别凋亡细胞外翻PS膜的多肽(PS-binding peptide)作为凋亡细胞捕获探针,构建了用于药物评价的自供能传感器(BFC-SPB),我们选用HL-60,K562两种癌症细胞作为对象,用构建的传感器研究EGCG和DOX两种药物对它们的作用,并通过共聚焦实验证明此BFC-SPB结果的可靠性。我们发现,构建的传感器可以简单高效的显示药物对癌细胞的作用效果,为药物评价提供一种新思路,也开拓了自供能传感器的一种新应用。