生物传感技术是一种专一性强、灵敏度高、可实现生物化学物质试剂分析的生物分析技术。生物传感器(Biosensor)的发展先后经历酶电极、介体酶电极、电化学生物传感器等三代。它在食品安全、环境监测和健康诊断等领域显示出独特优势。然而,传统的生物传感器都是以塑料、玻璃等为基底,存在不可再生、难降解、携带不便等弊端;而纸基生物传感器虽然绿色环保,却因纸内部孔隙大导致被检测液体易渗透,影响检测效率。故发展绿色环保的新型基底材料必要且有意义。纳米纤维素是一种具有纳米级直径、高力学强度、高长径比、可降解、可再生、原料来源丰富的天然生物质纳米材料。以其为基底构建的纳米纤维素纸具有基底平整、孔隙小、透明、比表面积大等优点,是传统生物传感器基底的潜在替代材料。为此,本研究以储量丰富却未被充分利用的灌木资源为原材料,选用紫穗槐为研究对象,拟采取化学和酶预处理分别提取纳米纤维素,从中筛选出优化方法;然后,以筛选的纳米纤维素为构筑单元,形成基底平整、低渗透性的透明纳米纸/膜;并以此为基底,设计构建比色生物传感器和电化学生物传感器,分别验证葡萄糖微量快速检测概念。研究结果表明:(1)探索酶预处理纯化纤维素的最优时间为24 h,制得了直径约10 nm的纳米纤维素,得率小于50%;中性TEMPO氧化法制得了直径约3 nm的纳米纤维素,得率大于85%;碱性TEMPO氧化法制得了直径约6 nm的纳米纤维素,得率大于85%。通过比较三种方法下纳米纤维素的精细结构,优选两种TEMPO氧化法(碱性体系和中性体系)。(2)采用碱性TEMPO氧化法从综纤维素中提取纳米纤维素,制得透明纳米纸,并在此表面构建比色生物传感器,检测雪碧和海之言饮料中葡萄糖的含量。通过对比标准DNS法和比色法的检测结果发现,DNS法、比色法测得的雪碧、海之言中葡萄糖的含量分别为146.6、138 mg/mL和89.9、83 mg/mL,两者差异在有效误差范围内,表明本研究设计构建的比色生物传感器能较准确、灵敏、快速地测定葡萄糖含量。(3)采用中性TEMPO氧化法从纯化纤维素中提取纳米纤维素,并在日常打印用纸上直接构筑纳米纤维素膜,作为传感器基底,然后通过3D打印传感器电极,设计构建了电化学生物传感器,用于葡萄糖含量测定。以pH=7.4为优化的酸碱环境,铁氰化钾为电子探针,葡萄糖氧化酶为催化剂,分别用二硝基水杨酸法和电化学生物传感器方法测定柚子和梨子水果中葡萄糖的含量,结果表明,二硝基水杨酸法和电化学生物传感器方法测得柚子中葡萄糖含量分别为51.6mg/mL和46mg/mL,梨子中葡萄糖含量分别为72mg/mL和67 mg/m L,表明本研究设计构建的电化学生物传感器具有灵敏检测、快速可靠的优点。上述结果初步表明,本研究提出的纳米纤维素纸基生物传感器设计概念具有可行性,为未来设计构建更复杂、灵敏和实用性强的新型生物传感器提供了借鉴。