生物传感器因在生化分析、临床检测、环境监测以及食品加工业等领域都具有重要的应用,引起了科研工作者极大的研究热情,而材料科学的发展则为其注入了新的活力,分析工作者们致力于研究发现新的生物相容性好的材料以提高生物传感器的性能。纳米材料因具有独特的结构、无与伦比的电子传输能力等特点,在生命电分析领域具有广阔的应用前景,引起了人们日益广泛的关注。　　羟基磷灰石是人体骨骼的无机成分,目前已被用于骨植入材料和酶载体。临床试验证明,羟基磷灰石具有优良的生物活性以及生物相容性,由于羟基磷灰石良好的生物活性和多吸附位点,以及与蛋白质之间的相互作用,使其在研究蛋白质直接电化学,构建生物传感器等领域具有一定的优势。　　本论文主要利用几种新型羟基磷灰石复合材料修饰电极,研究了氧化还原蛋白质(GOD,Hb,HRP,Mb)的直接电子传递,并用于构建葡萄糖和过氧化氢电化学生物传感器,该研究扩展了羟基磷灰石在电分析领域的应用。　　主要内容如下:　　1.葡萄糖氧化酶在羟基磷灰石/Nafion复合膜修饰电极上的直接电化学及其对葡萄糖的生物传感将葡萄糖氧化酶(GOD)固定于羟基磷灰石(HAp)/Nafion复合膜,构建了高灵敏度、高选择性的葡萄糖传感器。HAp和Nafion良好的协同作用,可以有效地提高传感器的稳定性与灵敏度。实验结果表明:固定在复合膜修饰电极上的葡萄糖氧化酶呈现出一对较好的近乎可逆的氧化还原峰,并且对葡萄糖的氧化有良好的催化作用,同时消耗溶解氧,从而导致溶解氧还原峰的降低。在0.12～2.16mM浓度范围内,溶解氧还原电流的降低与葡萄糖的浓度成正比,据此可以测定出溶液中葡萄糖的浓度,该传感器的检出限和灵敏度分别为0.02mM(S/N=3)和6.75mA×M-1。因此,HAp/Nafion复合膜为酶的固定和直接电化学研究提供了一个新的有效平台,在构建新型无试剂葡萄糖传感器方面具有较大的应用前景。　　2.血红蛋白在亲水石墨烯-羟基磷灰石复合膜内的直接电化学及其电催化性能研究通过将片层氧化石墨与聚苯乙烯磺酸钠(PSS)反应同时于水热条件下水合肼还原快速合成了亲水石墨烯片。高分辨透射电子显微镜(HRTEM)分析结果显示,制得的聚苯乙烯磺酸钠改性的亲水石墨烯缠绕在一起就像褶皱的丝绸。　　将血红蛋白(Hb)固定于羟基磷灰石和亲水石墨烯复合膜修饰电极上,研究了血红蛋白的直接电化学性质,构建了安培过氧化氢传感器。在该复合膜修饰电极上,血红蛋白表现出一对较好的氧化还原峰,其式量电位为-0.295 V,对应于Hb中FeIII/FeII电对的氧化还原电位,且对过氧化氢(H2O2)的还原具有较好的催化作用,可作为传感器用于过氧化氢的检测。该生物传感器对过氧化氢的还原具有快速的安培响应(<5 s)和较低的检出限(0.58μM)。　　3.辣根过氧化酶在Nafion/二氧化钛-羟基磷灰石复合膜内的直接电子传递及其新型过氧化氢传感器的构建制备了新型的生物相容性Nafion/二氧化钛-羟基磷灰石功能复合材料,利用该复合膜固定辣根过氧化酶(HRP)制备成修饰电极,研究了HRP的直接电子传递,构建了灵敏的安培过氧化氢传感器。实验结果表明:该修饰膜可以保持辣根过氧化酶的生物活性,并能加快辣根过氧化酶在电极表面的直接电子传递,在没有媒介体存在的情况下,该修饰电极对H2O2表现出极好的催化作用。构建了具有高灵敏度(74.1mA M-1),低检出限(0.46μM),宽线性范围(2～120μM)和快速响应(大约3s)的生物传感器,可以实现对H2O2快速、准确的检测。计算出HRP的表观米氏常数为13.6μM,表明该复合膜对辣根过氧化酶具较好的亲和作用并能保持酶的催化活性。　　4.肌红蛋白在明胶-HAp杂化膜修饰电极上的直接电化学及其对H2O2的生物传感制备了明胶(Gelatin)-HAp杂化膜并用于固定肌红蛋白(Mb),研究了Mb在该杂化膜修饰玻碳电极上的直接电化学以及电催化行为。在0.1MpH7.0的PBS中,固定在杂化膜内的Mb显示出一对准可逆的氧化还原峰,式量电位为-0.377V,在pH为5.0～9.0的范围内,式量电位与pH成线性关系,斜率为-48.0mVpH-1,证明为单电子-单质子的电化学反应。实验结果表明:杂化膜内的Mb对H2O2的还原具有较强的催化作用,可以实现对H2O2的生物传感,显示出快速的安培响应(<5s),检出限可达0.84μM。