石墨烯展示出的独特电子传递性能，良好的化学稳定性和热稳定性，高机械强度等优良性质为其在诸多领域的应用提供了广阔空间，因此受到科技界很大关注。在本论文中我们利用化学还原氧化石墨烯的方法合成石墨烯(RGO)，并制备了基于石墨烯的复合结构和复合材料，如石墨烯和胶体金的自组装复合物；石墨烯、金纳米颗粒(Au NPs)和聚甲苯胺蓝膜(PTBO)的层层组装结构等。通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外吸收光谱、拉曼散射光谱等手段对这些材料的结构和性质进行表征。将所制备的石墨烯复合材料用于电极修饰，能够明显提高对分析物的响应灵敏度和检测选择性等。进一步地，我们构建了基于这些石墨烯复合材料修饰电极的电化学传感器和酶生物传感器，并对石墨烯在其中所起的促进电子转移或提高检测灵敏度等作用做了详细分析。本文主要研究了下面三部分内容：　　(1)制备了在壳聚糖溶液中分散的石墨烯和胶体金纳米颗粒自组装复合材料(Au-RGO/Chit)。该复合材料修饰电极对生物体内一种重要辅酶NADH的电氧化有很好的催化作用。在复合物中，石墨烯与纳米金对NADH的电氧化催化表现为协同效应，使得NADH的氧化过电位比在裸电极上降低约220 mV，阳极氧化电流密度增加约2.6倍，并有效抑制了反应中间物和产物对电极表面的吸附和钝化。基于此修饰电极的电流传感器具有灵敏度高，线性范围宽，响应迅速等优势。　　(2)肿瘤细胞内一般具有较高的氧化应激水平。在这节中我们通过检测细胞向外释放的过氧化氢含量来评估细胞内由其引起的氧化应激水平。采用电沉积的方法在石墨烯表面上层层组装了Au NPs和PTBO膜修饰电极，构建了基于此层层组装结构修饰电极的过氧化氢传感器。该传感器具有检测限低、线性响应宽、稳定性高和抗干扰能力强等特点。我们将其用于检测不同细胞在受到抗坏血酸(AA)刺激时所释放过氧化氢含量的研究中，实验结果显示人白血病K562细胞具有最高的释放量，而两种正常组织细胞的释放量相差小于5％。此外我们讨论了如何根据所测得的外排过氧化氢的量来评估细胞内的氧化应激水平，并考察了实验前后细胞膜结构的变化情况。　　(3)采用电聚合的方法在石墨烯修饰电极上一步电聚合完成GOx的固定和PTBO膜的修饰，构建了基于RGO-PTBO-GOx的新型葡萄糖酶生物传感器，并对电沉积修饰PTBO的量进行了计算。在RGO-PTBO-GOD修饰电极上观察到了GOD的直接电化学现象，同时PTBO膜对电还原氧也具有催化作用，这为定量检测葡萄糖浓度提供了两种选择。我们提出了通过在多个电位点对葡萄糖进行浓度电流校准，或基于对两种独立信号的检测来获得葡萄糖浓度与电流的校准曲线，这些都有助于提高检测可信度和准确度。所制得的酶传感器响应快速持久，长时间保持稳定，不受一些干扰物质的信号影响。