石墨烯(graphene, G)是由单层碳原子构成的新型纳米材料,其具有高导电性和导热性、大比表面积、高电子迁移率以及良好生物相容性,近年来引起了人们的关注,广泛地用作透明电导膜、传感器、超级电容器、电池等。本文制备了石墨烯、石墨烯/二硫化钼复合材料,并对材料进行结构和形貌的表征,同时将这些材料用于新型生物传感器体系的构建,成功实现了对生物分子激酶、葡萄糖或过氧化氢的高灵敏检测。第一章绪论本章首先介绍石墨烯的结构、性质、制备方法、功能化方法以及其应用,然后在此基础上提出本论文的研究内容和研究意义。第二章基于石墨烯的无标记检测蛋白质酪氨酸激酶及其抑制剂活性的电化学生物传感器研究本章介绍了一种简单而灵敏的评价蛋白质酪氨酸激酶活性的方法,其原理是依据多肽中酪氨酸的电化学信号随激酶作用而在石墨烯修饰的玻碳电极上发生变化。石墨烯可以通过促进酪氨酸的电催化氧化反应从而提高其电化学响应信号。酪氨酸在相应激酶的作用下转化为磷酸化的酪氨酸,将不再具有电化学响应。因此,根据多肽中酪氨酸残基的电化学信号可以检测激酶的活性,其线性范围为0.26-33.79nM,最低检测限为0.087nM。此外,这种电化学生物传感器也可以用来评估激酶的小分子抑制剂PP2(4-氨基-5-(4-氯苯基)7-(叔丁基)吡唑[3,4-d]嘧啶)的活性。根据抑制剂浓度与酪氨酸电氧化信号的关系,可测得其半数抑制浓度(IC50)为99nM。第三章基于二硫化钼-石墨烯复合材料的葡萄糖生物电化学传感器研究本章将葡萄糖氧化酶(GOx)固载在二硫化钼-还原氧化石墨烯(MoS2-RGO)复合材料修饰的玻碳电极上,成功实现了GOx的直接电化学,构建了新型葡萄糖生物电化学传感器。通过简单的水热法合成了MoS2-RGO复合材料,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜图(SEM)和透射电子显微镜图(TEM)对材料进行了表征。将MoS2-RGO复合材料用于GOx的固载,在循环伏安谱图中发现了一对GOx良好的准可逆氧化还原峰,这说明该修饰电极可以有效地实现GOx活性中心和电极表面之间的直接电子转移(DET)。在-0.45V的工作电位下,该修饰电极的安培电流响应与葡萄糖浓度在1-8mM范围内成线性,并表现出了较高的灵敏度(14.5μAmM-1cm-2)。该生物传感器具有良好的稳定性、重现性和高选择性,在实际运用中具有巨大潜力。第四章基于氧化石墨烯-二硫化钼复合材料的过氧化物模拟酶性能研究本章通过静电吸附制备了氧化石墨烯-二硫化钼的纳米复合材料(GO-MoS2),并通过扫描电子显微镜图(SEM)和透射电子显微镜图(TEM)对材料进行了表征。实验证明,该复合材料具有良好的过氧化物酶活性,在H202存在下,可以催化氧化过氧化物酶底物3,3,5,5-四甲基联苯胺(TMB)。基于GO-MoS2具有很高的模拟过氧化物酶活性,该材料可以用于过氧化氢化学传感器的设计。