一、基于类水滑石第一代黄嘌呤高分析性能生物电极及别嘌呤醇的抑制作用研究黄嘌呤的检测在临床和食品质量控制上都具有非常重要的意义。因此,使用新颖的无机材料类水滑石(LDHs)固定黄嘌呤氧化酶(XnOx),开发了一种新的黄嘌呤生物传感器。计时安培法检测黄嘌呤时,修饰电极采用的电位是0.55 V(相对于SCE)。由于LDHs的特殊性能,例如化学惰性、机械和热稳定性、阴离子交换能力、高孔隙率和溶胀性能等等,使得XnOx /LDHs修饰电极表现出优异的分析特性。当S/N=3时,生物传感器对黄嘌呤浓度响应的线性范围为1×10-6 M到2×10-4 M,灵敏度为220 mA M-1 cm-2,检测下限为1×10-7 M。此外,固定了黄嘌呤氧化酶的LDHs膜用原子力显微镜观察时,在空气环境和液体环境下,LDHs都显示了有趣的膨胀现象。在本章中,XnOx/LDHs修饰电极还用来研究别嘌呤醇对黄嘌呤氧化酶的抑制作用,实验结果表明,别嘌呤醇的抑制效果属于准可逆的竞争类型。二、基于纳米碳酸钙第二代黄嘌呤高灵敏度高选择性生物电极用纳米碳酸钙作为酶的固定载体,研究了一种新型的黄嘌呤生物传感器,得到了良好的电化学响应特性,又进一步将这种载体固定黄嘌呤氧化酶(XnOx)和辣根过氧化酶(HRP)构建一种双酶生物传感器,并且能够同时达到酶促反应产生的过氧化氢的电化学氧化以及还原。构建的XnOx/Nano-CaCO3单酶电极和XnOx/HRP/Nano-CaCO3双酶电极对黄嘌呤进行计时安培法检测时,分别将电位固定在0.55 V和-0.05 V(相对于SCE),信噪比为3时,两种检测的线性范围分别是2×10-6到2.5×10-4 M和4×10-7到5×10-5 M,检测下限为2×10-6 M和1×10-7 M。在更低的操作电位-0.05 V时,XnOx/HRP/Nano-CaCO3电极表现出优异的选择性,干扰实验中也反映出其对于抗坏血酸和尿酸呈现惰性反应。另外,XnOx/Nano-CaCO3电极的渗透性还通过旋转圆盘电极伏安法计算出来。三、基于laponite纳米材料黄嘌呤第三代直接电子传递和复杂电催化生物电极在本章中,进一步采用laponite纳米材料来设计构建第三代生物传感器。这是首次采用laponite作为载体实现固定含有钼(molybdenum)复杂多活性中心的黄嘌呤氧化酶的直接电化学。XnOx/laponite修饰电极只出现一对完好的可逆的循环伏安峰,这对峰位置约为-0.370 V(vs. SCE,pH为5.0),是由黄嘌呤氧化酶的FAD活性中心引起的。黄嘌呤氧化酶中的FAD/FADH2氧化还原电对的标准电位在pH 4.0-8.0的范围内随着pH的增加而线性变化,斜率为-54.3 mV pH-1,表明在电化学反应中存在两个质子和两个电子的转移。另外,修饰电极中,黄嘌呤氧化酶保持着很好的生物活性,对黄嘌呤的氧化和硝酸盐的还原都表现出完好的电催化性能。电催化响应随着黄嘌呤浓度的增加线性变化,信噪比为3时,线性范围是3.9×10-8到2.1×10-5 M,检测下限为1.0×10-8 M。