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生物电化学检测比常规的化学分析方法更加快速、简便,在发酵工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面已经得到高度重视和广泛应用。生物界面膜的构筑是制备生物电化学传感器关键步骤。本文将制备聚合物膜的呼吸图法应用于生物界面膜的构筑,选用一链段玻璃化转变温度高于室温且成膜性能好、一链段能溶于水并且电离的两亲嵌段共聚物为载体材料。在生物分子水溶液界面上采用呼吸图法制备两亲嵌段共聚物多孔膜,通过两亲嵌段共聚物在油／水界面的相分离和亲疏水特性使其在界面上定向排列,利用聚合物亲水链段与生物分子之间的静电作用诱导生物分子在界面上有序排列。本文将这种构筑生物界面的新方法称为电荷-亲疏水双驱动(CADD)自组装法。通过电子显微镜、红外光谱、紫外光谱、接触角测试、表面轮廓仪以及电化学测试等表征手段,探索了聚合物／生物分子膜的成膜机理,优化了生物电极的构筑参数,确定了电极构筑方案。X射线光电子能谱(XPS)和接触角的测量表明,用该法所制得的多孔膜,疏水链段富集于膜的表面,而亲水链段则转向了膜的内部,并且诱导生物分子在聚合物和电极界面定向排列。利用这种构筑生物界面的新方法,主要发展了以下几个电化学传感器：(1)在血红蛋白(Hb)水溶液界面上采用呼吸图法在恒温恒湿条件下制备聚苯乙烯嵌段聚丙烯酸(PS-b-AA)多孔膜,PS-b-PAA在油／水界面的定向性诱导Hb有序排列。循环伏安实验表明Hb在用这种方法制作的PS-b-PAA/Hb电极上的直接电子转移(ET)能力显著增强。电极和Hb电活性基团之间(即Hbheme [Fe(Ⅲ)])的直接电子传递伴随着一个单质子的转移。Hb在该电极上的氧化还原过程是一个表面控制的过程。该方法构筑的生物电极能快速方便地定量测定过氧化氢。该过氧化氢传感器的灵敏度为4.0mA·M-1·cm-2,线性范围为20～1000 μM,检出限为12μM；固定化Hb的米氏常数为1.6mM。(2)选用具有较小疏水性较好柔顺性的疏水链段和带负电荷的亲水链段的聚甲基丙烯酸甲酯嵌段聚丙烯酸(PMMA-b-PAA)为成膜材料,研究了血红蛋白(Hb)在PMMA-b-PAA中的双驱动自组装法固定。Hb在该方法构筑的PMMA-b-PAA/Hb电极上的直接电子转移能力比吸附法和包埋法制备的要高。优化了制备过程,结果表明Hb溶液中水分未完全蒸发时滴加聚合物溶液进行自组装所制得的电极效果更好。通过该CADD自组装法获得的PMMA-b-PAA/Hb自组装膜使得生物膜具有疏水的多孔表面,生物膜表面比内部含有更多的PMMA链段,而PAA链段更多的转向了Hb水溶液,与Hb相互作用,诱导Hb整齐排列。研究表明,固载在PMMA-b-PAA/Hb电极表面的Hb电化学反应过程为单电子转移同时伴随着一个质子转移的表面控制过程。固定化血红蛋白能保留其天然的生物活性,Km为1.2 mM,对H202有较高的催化能力,对H202检测的灵敏度为11 mA·M-1·cm-2,检出限为0.34 μM,线性范围0.57到300 gM,。该电极具有良好的重现性和稳定性。(3)选用具有较大疏水性较大的疏水链段和带正电荷的亲水链段的聚苯乙烯嵌段-4-乙烯基吡啶(PS-b-P4VP),采用呼吸图法在多酚氧化酶(PPO)水溶液界面上制备了PS-b-P4VP多孔膜,利用该膜在油／水界面上的定向性诱导多酚氧化酶在界面上有序排列,制备了PS-b-P4VP/PPO生物电极。这种基于CADD的自组装方法制备的生物电极具有较高的生物活性,对儿茶酚的灵敏度为314 mA·M-1·cm-2,线性检测范围为0.12～30 gM,检出限为0.07 μM；酶催化反应的活化能为18 kJ·mol-1。该传感器可以用于多种酚类的检测,对不同酚的检测灵敏度顺序为：苯酚>儿茶酚>对氯苯酚>对甲苯酚,具有良好的稳定性和重现性。(4)通过CADD自组装法制备PMMA-b-PAA/葡萄糖氧化酶(GOD)生物界面膜,将此膜构筑于铂电极上制备葡萄糖传感器。扫描电镜和接触角测试结果显示了生物界面具有疏水性和多孔性,使得酶催化反应过程中反应物和产物在生物膜中快速的扩散。两亲嵌段共聚物PMMA-b-PAA固定的GOD能保持良好的生物活性,米氏常数为17 mM,所制备的PMMA-b-PAA/GOD电极可以快速和方便地检测葡萄糖。系统研究了该电化学传感器构筑的最佳参数以及溶液pH、操作电位和温度等对传感器响应电流的影响。在优化的实验条件下所制得的PMMA-b-PAA/GOD电极对葡萄糖的灵敏度为14.3 mA·M-1·cm-2,线性范围为0.42～6000 μM,检出限为0.25μM,酶催化反应的活化能是34.5 kJ mol-1。