研究目的：多壁碳纳米管 (MWCNT) 因其独特的电学、光学、热学和机械性能，在电化学生物传感领域引起了广泛的关注。然而，由于 MWCNT 的反应活性较低，如何精确地控制电化学探针和生物偶联剂在 MWCNT 表面的负载量一直是个难题。由于反应条件的不同，上述任务往往需要通过多步反应来完成的。在本论文中，通过选择乙烯基二茂铁 (VFc) 和 N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯 (NSA)分别作为电化学探针和生物分子偶联剂，提出了一种基于自由基聚合的一步电化学聚合法制备电化学探针和生物分子偶联剂双功能化的MWCNT。由于它们的反应类型相似，可以通过一步电化学聚合反应将不同比例的NSA和VFc电嫁接到MWCNT上，构建电化学免疫传感器，用于对甲胎蛋白 (AFP) 进行定量分析。研究办法：首先，对原始MWCNT进行酸处理得到羧基化的MWCNT，以增强其在水溶液中的分散性。然后，将羧基化的 MWCNT 修饰于玻碳电极（GCE）表面（MWCNT/GCE），同时利用研磨法将VFc和NSA的混合物溶解在室温离子液体（IL）中，采用循环伏安法 (CV) 将VFc和NSA同时电聚合到MWCNT表面（poly(NSA-VFc)/MWCNT）。将该一步电聚合法制备的双功能化 MWCNT poly(NSA-VFc)/MWCNT 与通过多步电聚合法制备的双功能化 MWCNT （polyNSA/polyVFc/MWCNT和polyVFc/polyNSA/MWCNT）的电化学性能进行了对比。采用扫描电子显微镜 (SEM)、透射电子显微镜 (TEM)、元素分析（EDS）、拉曼光谱（Raman）等对所制备的双功能化 MWCNT 进行了表征。选择最佳条件下制备的双功能化 MWCNT 作为氧化还原活性探针和生物分子偶联剂构建用于检测AFP的电化学免疫传感器；利用循环伏安法（CV）监测传感器是否构建成功，通过差分脉冲伏安法（DPV）实现所构建的传感器对 AFP 蛋白的定量检测，并根据不同浓度 AFP 蛋白所对应的实验结果拟合出标准曲线，得到线性方程；最后，通过特异性、重复性、稳定性以及加标回收等实验来验证本方法的可行性。
　　研究结果：TEM和SEM表征结果显示，与聚合NSA和VFc前的MWCNT相比，poly(NSA-VFc)/MWCNT具有粗糙的边缘和较大的直径。用DPV测试了NSA与VFc的摩尔比分别为1:1、1:2、1:3的双功能化MWCNT的性能，发现当摩尔比为1:2时具有最佳的电化学活性；用DPV对采用一步法和多步法制备的双功能化MWCNT的电化学性能进行了评估，发现采用一步电聚合法制备的MWCNT比采用多步电聚合法制备的 MWCNT 具有更高的电化学活性。经电聚合后， MWCNT 的 TEM、SEM、元素分析和拉曼分析结果均证实了 NSA 和 VFc 在MWCNT表面的成功修饰。以AFP为模式抗原，利用最佳条件下获得的双功能MWCNT 作为生物分子偶联剂和氧化还原活性探针，构建电化学免疫传感器， CV 结果显示其成功构建。通过对 DPV 实验数据的分析，拟合所得的标准曲线方程为ΔI/I0=0.11792 lg cAFP (ng·mL-1)+0.0631，线性相关系数约为99.56%，并得出本方法对AFP的检测线性范围为10 ng·mL-1到50μg·mL-1, 检测限（LOD）值为 1.14 ng·mL-1；另外，本方法组间重复的相对标准偏差（RSD）为6.41%，传感器放置 14 天后响应信号仍保持在 80%以上，加标回收的回收率范围为91.47%到105.92%，所测得的浓度值与实际浓度值偏差小于6.20%。
　　研究结论：综上所述，通过一步电聚合法制备了双功能化的MWCNT，用于构建高灵敏度的电化学免疫传感器。利用VFc和NSA作为电化学探针和生物分子偶联剂，一步电聚合法制备的双功能化MWCNT比多步法制备的MWCNT具有更强的电化学活性。此外，VFc和NSA的电聚合导致了单体在MWCNT侧壁上的电聚合，增强了 VFc 和 NSA 基团的负载能力，从而提高了电化学活性探针 Fc和生物偶联分子的负载，这是增强生物传感器灵敏度的两个关键因素。以 AFP为模型分析物，双功能化 MWCNT 既作为电活性探针，又用作捕获抗体的偶联剂，所制备的电化学免疫传感器具有较宽的线性范围。本方法为制备同时具有电化学活性和生物分子偶联能力的碳纳米管和其他碳纳米材料开辟了新的途径，在电化学生物传感等领域具有重要意义。