随着经济的发展、科技的进步和人们生活水平的不断提高,人们对身体健康程度的要求也越来越高。现代科学研究证明常量元素在生物体中起着及其重要的作用,它们的缺乏与过剩和人的健康水平及植物体的丰产与否休戚相关。其中钾是生命所必需的物质之一,钾作为细胞内液中的主要阳离子,它的功能与动植物细胞的新陈代谢有非常密切的联系。钾离子浓度状态的异常可能引起动物的多种疾病的发生。钾以游离态被吸收于植物体内,其作为酶的激活剂参与植物体内许多重要代谢活动,能够促进蛋白质的吸收以及糖类的合成和运输。钾量适宜时,还可以增加原生质体水合的强度,从而增强细胞的保水力,缺钾时,植物叶色缺绿、生长缓慢、叶缘干枯。所以钾离子含量也是诊断植物离子含量过程中的一个重要指标。可见钾的精确测定是临床诊断和营养分析的关键。为了解决钾离子的定量检测问题,本文针对电化学传感器在检测过程中出现的难点问题以及如何定量了解植物汁液和人体血液里钾离子的多少,在丝网印刷技术各种传感电极具有重复性好、成本低、易于批量生产等优点之上,对传感器电极和生物化学分子的固定进行了创新和改进。研制了两种新型的微量钾离子电化学传感器,并初步证实了这些技术用于快速检测钾离子量的可操作性,主要研究结果如下:1.基于4-氨基二苯并-18-冠-6修饰的丝网印刷电极的钾离子电化学传感器的研究:(1)为了使丝网印刷电极表面的电化学特性得到改善,采用了化学预处理法(置于稀王水或piranha溶液中处理)和电化学预处理法(将金电极置于稀硫酸中进行循环伏安法扫描)两种方法对电极进行了预处理,在预处理过程中利用循环伏安法(CV)进行扫描(8次)。并对比了两种预处理方法前后氧化还原峰电流值的变化(通过循环伏安法(CV)得到的稳定循环伏安曲线图)。从而发现电化学预处理法(方法二)可以使丝网印刷金电极表面的电化学特性得到明显改善,有利于提高电极的检测精度和灵敏度。(2)为了提高电化学传感器的快速性和精确性以及对钾离子的高选择性,试验选择巯基乙胺作为修饰电极的物质,戊二醛作为交联剂,利用分子自组装法在金电极表面形成了一层稳定、有序的自组装膜,借助分子极性共价键将4-氨基二苯并-18-冠-6修饰于电极表面。由于冠醚与金属阳离子具有很好的特异性结合能力,再将钾离子与4-氨基二苯并-18-冠-6络合。从而通过CV扫描反应电化学传感器的过程,发现氧化峰电流值与钾离子浓度处于0.02mmol/L～0.16mmol/L范围内时具有显著的线性关系,显著性检验概率p<0.0001,决定系数R2=0.976。为了进一步利用电化学测量技术的时间控制,采用了计时电流法对电化学传感器进行钾离子的测量,发现当钾离子浓度处于1 nmol/L～10 nmol/L范围内时,该模型具有显著的线性关系,显著性检验概率p<0.0001,决定系数R2=0.996。该试验不但可显著改善电极的可逆性及导电性,有利于提高传感器的灵敏度,而且有利于微型钾离子传感器的制作。2.基于荧光基团标记寡核苷酸链的钾离子电化学传感器的研究:将寡核苷酸可以与金属阳离子特异性结合的思想引入到传感器中,从而采用一种寡核苷酸链(IBA)作为探针来定量检测钾离子。将被测钾离子溶液滴加于金电极表面,通过循环伏安法(CV)考察金电极表面的电化学特征,然后再滴加寡核苷酸溶液,同样用循环伏安法(CV)测定氧化峰电流值。通过比较滴加寡核苷酸链前后氧化峰电流值的变化,来测定钾离子的量,发现在0.2mmol/L～1.4mmol/L范围内的钾离子浓度与氧化峰电流值的变化差值呈现很好的线性关系,显著性检验概率p<0.0001,决定系数R2=0.990。并将该方法应用于香蕉中检测,检测结果与传统的离子色谱法相比极其接近,相对标准偏差为0.53%。从而说明该方法对钾离子检测的精确度高,有利于微型钾离子传感器的制作。