糖尿病是一种因体内胰岛素分泌缺陷或组织细胞胰岛素抵抗引起的以高血糖为特征的代谢性疾病,对糖尿病患者进行诊断和血糖控制需要时常检测血液中的葡萄糖浓度,因此葡萄糖生物传感器是必不可少的检测装置。葡萄糖传感器的研究也成为生物传感器领域一个非常重要的研究方向。经过国内外学者数十年的努力,葡萄糖生物传感器的研究取得了巨大的进步,实现了试纸条血糖检测和短期连续血糖监测,但在传感器检测的便捷性、稳定性、可靠性、长期实时性等方面仍然面临很大的挑战,研究开发基于新材料、新技术和新工艺的新型葡萄糖生物传感器仍然是当前研究工作的热点。新型材料是推动传感器发展的基础,石墨烯作为一种新型纳米材料具有导电性好、比表面积大、机械性能佳等优异特性,在电化学生物传感器领域展现出良好的应用前景。然而,石墨烯纳米材料在电化学生物传感器应用中存在易团聚、难分散、成膜结构致密等问题。针对这些问题,本论文主要开展了电化学还原羧基石墨烯技术研究及其在直接电子传递葡萄糖生物传感器中的应用研究,石墨烯与蚕丝纤维复合纳米材料制备技术研究及其在柔性葡萄糖生物传感器中的应用研究,并在此基础上开展了葡萄糖传感器平面微电极设计与制作、恒电势电路设计、无线通讯电路设计等葡萄糖生物传感器系统集成方面的研究工作。主要研究内容和创新点如下：(1) 提出通过电化学还原方法对羧基化石墨烯进行还原,并利用多种分析技术手段对电化学还原羧基石墨烯进行了表征和研究。研究结果证实了电化学还原法在提高羧基石墨烯导电性方面的有效性。(2) 通过电化学还原方法制备了还原羧基石墨烯修饰的玻碳电极(ERCGr/GCE),再通过EDC/NHS对ERCGr表面残留的羧基进行活化,并把葡萄糖氧化酶(GOx)通过共价结合的方式固定到ERCGr表面,制得ERCGr-GOx/GCE.实验结果表明GOx在ERCGr/GCE表面可以实现直接电子传递,有效提高了电极对葡萄糖的电化学催化响应。(3) 提出了一种将石墨烯包裹在蚕丝纤维上制备导电纤维的方法。通过将去除丝胶的蚕丝纤维在氧化石墨烯(GO)溶液中染色可以将GO薄片吸附到蚕丝纤维上,并通过抗坏血酸对蚕丝纤维表面的GO进行还原,制得柔性导电纤维。研究表明该石墨烯包裹蚕丝纤维还具有良好的弯曲性能,使其在穿戴式电子设备、柔性导线、柔性电极等方面具有良好的应用前景。(4)提出了一种制备双面异性石墨烯/蚕丝(G/S)复合薄膜的方法。该复合薄膜具有双面异性的结构特征,适合于纳米颗粒和生物分子的修饰与固定,同时有利于电解液和待测分子的扩散和渗透,具有良好的导电性和机械强度,可以直接作为电极基底材料。该G/S复合薄膜可以广泛应用于超级电容和电化学传感器领域。(5) 通过电化学沉积法在G/S复合薄膜表面修饰铂纳米球,电化学测试表明该尖刺状铂纳米球修饰的G/S复合薄膜对H2O2具有良好的催化性能,线性检测范围为0.01mM～2.OmM,灵敏度为0.56 mA mM-1cm-2,最低检测限可以低至0.2 p,M。通过戊二醛交联方法将GOx与BSA交联固定,制得柔性葡萄糖生物传感器,线性检测范围为O.1 mM～10mM,传感器灵敏度为150.8 μA mM-1cm-2,最低检测限为1μM,传感器还具有良好的稳定性和弯曲性能,在保存两周后其相对电流响应保持初始响应的98%,在200次弯折之后保持初始响应的94%。(6) 本论文还开展了电化学葡萄糖生物传感器系统集成方面的研究工作。设计并制作了基于高精度、低噪声、低输入偏置电流放大器的恒电势检测电路；基于医疗植入式射频收发器ZL70102的MICS频段低功耗短距离无线通讯电路；通过微电子加工工艺,制作了葡萄糖传感器平面微电极,传感器线性检测范围为0-30mM,灵敏度为2.28 μA mM-1cm-2；最后通过高密度电路集成技术和平面微电子绑定技术实现了葡萄糖生物传感器的小型化系统集成,系统体积仅为0.76 cm3。