采用聚合方法将生物活性分子与功能材料相结合是制备生物功能性器件和体系最简单有效的途径之一,在生物传感、药物释放、仿生材料、生物微电子和工业催化等众多领域有着极为广泛的应用。　　 众所周知,生物酶分子的活性取决于其复杂的三维结构,而多种非键反应的协同作用形成了酶分子的三级构象,其中包括氢键、范德华力(van der Waals)、静电力、亲水和亲脂键等;因此生物酶的结构和活性极易受众多的环境因素干扰,特别是温度、pH、溶剂和材料界面等因素。如何保持酶分子三维构象和活性的稳定是生物功能体系研究领域而临的首要问题。　　 化学和电化学聚合是目前常用的两种制备方式。从技术角度来讲,电化学聚合更适合于制备结构复杂、尺寸微小的功能性器件和装置,因为其具有独特的优点:可简单快速地一步完成,聚合膜性质均一且厚度可控,较高的重现性和稳定性等等;但是,可供电化学聚合的单体的种类有限,并且电聚合膜通常具有较差的生物亲和性。与之相反,化学聚合方法的特点在于单体种类繁多,聚合膜的性质丰富可控;然而聚合常常涉及光、热和有机溶剂等极端的条件,不利于保持生物酶的活性。　　 本论文研究旨在发展一种兼备传统化学和电化学聚合优点的新聚合方法-电化学诱导聚合方法。其聚合的过程和特点是:通过电化学氧化或还原引发剂产生自由基团,激发乙烯类单体发生化学聚合反应;由种类繁多的乙烯类单体在适宜于生物活性的条件(室温、低离子强度、中性水溶液等)下聚合的水合凝胶膜具有极佳的生物亲和性。　　 本论文以建立电化学诱导聚合新方法为主要目标,开展了如下三个方面的系统研究:　　 (1)研究了电化学还原诱导聚合的实验条件和聚合过程对生物酶分子活性的影响,调查了按新聚合方法制备的以氧分子为电子传导媒介的第一代葡萄糖氧化酶(Gox)传感器的功能性质。实验发现:在低离子强度、中性的磷酸缓冲溶液中,通过电化学还原过硫酸阴离子产生硫酸根自由基,激发丙烯酸单体发生自由基聚合反应;在较宽的实验条件内均可在铂电极表面获得超薄的丙烯酸水合凝胶膜(PAA),最大的干态膜厚小于80 nm。通过调查固定在铂电极表面的Gox的活性变化,探明了聚合过程对酶活性的影响规律。与传统的电化学聚合方法不同,新方法的聚合过程不仅不会降低反而会增强葡萄糖氧化酶的活性。按新方法制备的葡萄糖氧化酶传感器具有极佳的功能性质,其最大响应电流密度可达748.5μA·cm-2,同时,聚丙烯酸水合凝胶膜的负电性和生物亲和性使得酶电极具有较强的抗干扰性和高稳定性。实验结果证明采用电化学还原诱导聚合方法制备生物功能性器件和体系是一条普适的高生物亲和性的新途径。　　 (2)调查了电化学还原结合电化学氧化诱导聚乙烯基二茂铁氧化还原膜(PVFc)的实验条件,并应用于制备以电活性分子为电子传导媒介的第二代葡萄糖氧化酶传感器。通过选择不同的溶剂、引发剂、交联剂和单体,调控它们的浓度比例,获得了与电极表面有良好附着的PVFc水合凝胶膜。采用该方法制备的Gox/PVFc-PAA酶电极具有高电子传导速率和高稳定性。　　 (3)研究了采用电化学还原诱导方法在金电极表面制备聚乙烯基磺酸水合凝胶膜,调查了金/聚乙烯基磺酸膜电极在中性条件下特殊的催化行为,探索了此种非酶电极在高灵敏度检测葡萄糖方面的应用。