21世纪是纳米科技的时代。当物质小到纳米量级时,会产生独特的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等,呈现出常规材料不具备的优越性能。将纳米材料修饰在电极表面,制得纳米修饰电极。由于纳米材料独特的比表面积大、催化活性高、亲和力强等特点,基于其尺寸效应和介电限域效应等特性,能增大修饰电极的表面积,降低检测限,大大提高检测的灵敏度,加速蛋白质的活性中心与电极间的直接电子转移,同时最大限度地保持蛋白质的生物活性,可以用于许多微量的生物活体样品的分析。将纳米材料应用于化学修饰电极的研究,是一个崭新的领域,有利于创新性地建立一些新理论、新技术和新方法。本文在综述纳米材料和纳米修饰电极的研究背景及其发展的基础上,着眼于Fe3O4纳米粒子在化学修饰电极中的应用研究,实现将纳米技术、生命科学和电分析化学三者的有机结合。具体内容如下： (1)基于Fe3O4磁性纳米粒子/壳聚糖复合膜的新型免疫传感器测定铁蛋白的研究采用Fe3O4磁性纳米粒子/壳聚糖复合膜技术将铁蛋白抗体固定于玻碳电极表面,研制成用于检测铁蛋白的非标记型免疫传感器,用差示脉冲伏安法和交流阻抗法对电极的修饰过程进行了表征。同时,以Fe(CN)63-/Fe(CN)64-作为氧化还原电化学探针对铁蛋白进行了定量检测,随着抗原与抗体特异性反应的进行,形成的抗原一抗体免疫复合物使探针分子的响应电流发生变化(Δip),该变化的大小与膜表面免疫反应进行的程度相关,以此为依据对铁蛋白进行检测。铁蛋白浓度在20～500 ng mL-1范围内,Δip与lgC呈良好的线性关系,线性相关系数r=0.995,检测限为6.0 ng mL-1。该传感器响应迅速,灵敏度高,稳定性好。将其用于临床血清检验,与放射免疫法的结果比较相符。 (2)基于Fe3O4磁性纳米粒子/壳聚糖复合膜的酪氨酸酶传感器的研究提出了一种基于Fe3O4磁性纳米粒子/壳聚糖纳米复合膜固定酪氨酸酶的新型酶传感器。在氧存在的情况下,酪氨酸酶能催化酚氧化为邻苯二酚,并继续将邻苯二酚氧化为邻苯二醌,邻苯二醌不需要任何电子传递媒介体,在较低的电位下在电极上还原生成邻苯二酚,因此酚类化合物的测定是基于测定醌产物的电化学还原来实现的。对影响该传感器响应电流大小的因素如支持电解质的pH值、工作电位以及操作温度等都进行了条件优化。在最佳实验条件下该传感器对邻苯二酚浓度的响应线性范围为8.3×10-8～7.0×10-5mol L-1(r=0.999),检测限为2.5×10-8 mol L-1。该酶传感器实现了对酚类物质的测定,具有响应快、灵敏度高、重现性好等优点。而且这种固定方法操作简便、费用低,提供了构制生物传感器的一种新方法。 (3)秋水仙碱的电化学分析及其与牛血清白蛋白相互作用的研究利用Fe3O4磁性纳米粒子修饰碳糊电极研究了秋水仙碱的电化学行为,发现Fe3O4磁性纳米粒子能显著提高秋水仙碱测定的灵敏度。结果表明秋水仙碱浓度在8.56×10-7～1.19×10-3 mol L-1范围内,氧化峰电流与浓度呈良好的线性关系(r=0.999),检测限为2.6×10-7 mol L-1。方法简单、灵敏、准确、快速。实验还采用电化学技术、紫外光谱及荧光光谱等方法研究了秋水仙碱与牛血清白蛋白之间的相互作用,结果表明秋水仙碱与牛血清白蛋白可形成1:1络合物,秋水仙碱不仅可以为蛋白质所贮存、运载,而且它对蛋白质的构象和分子能级都有明显作用,这对研究药物分子秋水仙碱的药效机理及其对微管蛋白的作用机理,提供了一定的理论依据,具有理论和实用价值。