褪黑素（MT）及其重要衍生物[N-乙酰5羟色胺（NAHT），6-羟基褪黑素（HMT），5-甲氧基吲哚乙酸（MIAA），5羟色胺（HT），5羟基吲哚乙酸（HIAA）及5-甲氧基色胺（5-MT）等]（总称为MTS）的研究是神经生理学、药理学和临床医学领域的前沿课题，MTS常常被作为临床实验室检测诊断相关疾病与评价药物治疗状况的指标，开展MTS相关生理研究，寻找灵敏、高效简便的分析方法具有重要意义。 本论文共分四部分，第一部分对MTS的生理功能、应用与分析研究现状与进展进行详细综述。第二部分研究了MTS的电化学行为与分析分离方法，主要成果包括：（1）基于伏安法或化学修饰电极技术建立了MT、HIAA和HMT等典型检验指标的快速分析体系，检测限接近nM级，并应用于药物与临床生物样品（脑脊液、尿液或血清）检测以及药物代谢研究。（2）应用伏安法、计时电量法和表面活性剂实验等手段探讨MTS的电化学特性与氧化还原机理，指出MTS在水溶液中的电极过程均表现为有质子参与的不可逆或者准可逆氧化过程，主要受吸附速率控制，提出了具体的电化学氧化机制。（3）基于SDS胶束体系，成功进行了MTS的胶束毛细管电色谱分离-柱端安培检测（MEKC-AD），15分钟内完全分离，检测限达到nM级，已应用于大鼠松果体腺和人体尿液中MTS分析。本部分工作为神经科学和临床检验领域提供了某些重要的信息并为实际应用打下良好基础。 论文第三部分重点进行褪黑素的电化学聚合、表征与应用研究。主要成果：（1）采用电化学氧化聚合法在水溶液中制备了聚褪黑素膜修饰玻碳电极（PMT-GCE），通过伏安法、计时库仑法、扫描电镜及FT-IR光谱实验表明，玻碳电极表面形成以MT二聚体和多聚体为主要组成的导电聚合薄膜，膜结构稳定，以C₂,C₄-取代为主要特征，电极过程为2n电子2n质子参与的准可逆氧化还原过程。（2）研究发现，Ca²⁺在PMT-GCE上能产生明显的络合吸附波，以电化学和扫描电镜等手段表征反应形态，结果表明，膜结构具有微孔特性，二聚体可与Ca²⁺发生相互络合作用使之嵌入。基于该络合性质建立了Ca²⁺传感分析体系，检测限为4.5×10^-7mol／L，应用于体液中离子Ca²⁺含量测定。本部分工作可作为离子传感器研究基础，也能应用于体内生物功能元素研究。 论文第四部分对MTS的电致化学发光（ECL）行为进行研究，主要成果：（1）通过循环伏安法、荧光光谱和电致化学发光光谱实验，研究了MTS在Ru（bpy）₃²⁺存在下的ECL行为与发光机制，指出MTS在一定的电位激发下，极易产生自由基或自由基阳离子，使Ru（bpy）₃³⁺反应形成Ru（bpy）₃²⁺而发光。吲哚环上含羟基的化合物与含甲氧基的化合物的反应历程不同，引起发光效率差异。（2）基于MT对Ru（bpy）₃²⁺的ECL的增强作用，建立一种十分灵敏简便的褪黑素ECL快速检测体系，最低检测限达到1.0×10^-10mol／L，应用于保健药品分析。本部分工作丰富了杂环含氮化合物的ECL理论与分析应用研究。