氧化还原蛋白质在电极上的电化学研究对于人们深入认识蛋白质和酶等生物大分子在生命体内的生理作用、电子传递反应以及开发新型生物传感器和新型生物燃料电池等具有重要的理论和应用指导意义。氧化还原蛋白质在常规的裸电极表面上不能进行有效的电子转移，因此寻找合适的材料制备生物相容性的界面来实现氧化还原蛋白质的直接电化学是非常必要的。本论文以介孔材料、PAM-P123有序层状膜、Gemini表面活性剂、Au-Gemini纳米复合材料作为血红素类氧化还原蛋白质的电化学反应平台，构建了可以实现血红蛋白与电极之间直接电子转移的修饰电极，从分子相互作用层次上开展了血红蛋白直接电化学的机理研究，并初步研究了修饰电极作为第三代生物传感器用于检测H2O2底物的可行性。本论文主要包括以下几部分内容：　　 系统考察了不同孔径和不同孔道结构的三种介孔材料MCM-41、SBA-15和MCF对血红蛋白(Hb)固定及其电化学性能的影响，探索了血红蛋白在介孔材料上的电子转移机理。三种介孔材料对血红蛋白的饱和吸附量分别可达15.8mg·g-1 MCM-41，240.0mg·g-1SBA-15，325.7mg·g-1 MCF。电化学实验结果表明，血红蛋白固定量和介孔材料结构不同都会对血红蛋白电化学信号产生影响。血红蛋白在修饰电极上的电化学响应随着血红蛋白固定量的增大而增强，当血红蛋白固定量相同时，三维孔道的MCF修饰电极上的电化学信号最强，说明介孔材料孔道结构的不同是导致血红蛋白电化学信号变化的根本原因。　　 以溶剂蒸发自组装的方法合成了具有层状结构的P123-PAM聚合物复合膜，它具有良好的成膜性和生物相容性，可用于在电极表面制备生物兼容性界面。本论文考察了血红蛋白在P123-PAM膜上的直接电化学行为，实验结果表明，血红蛋白在P123-PAM膜中发生了准可逆的电化学反应，并且Nafion/Hb/PAM-P123/GC修饰电极对H202具有良好的电催化还原响应。该研究为探讨氧化还原酶的直接电子传递机理提供了一个良好的研究平台，并可用于第三代生物传感器的构建。　　 利用紫外光谱和荧光光谱的方法，深入研究了Gemini表面活性剂的浓度对血红蛋白结构的影响，探讨了Gemini表面活性剂和血红蛋白之间相互作用的机理，并进一步考察了Gemini表面活性剂对血红蛋白直接电子转移行为的影响。　　 以Gemini表面活性剂作为稳定剂，通过紫外照射的方法合成了Au-Gemini纳米复合物，研究了血红蛋白和辣根过氧化物酶在Au-Gemini纳米复合物玻碳修饰电极上的直接电化学行为。在除氧的磷酸盐缓冲液中，血红蛋白和辣根过氧化物酶在Au-Gemini界面上都出现了一对准可逆的氧化还原峰，对应于血红素基团的Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)氧化还原反应。Au-Gemini复合物将表面活性剂和金纳米粒子两类电子促进剂有机地结合了起来，对血红蛋白和辣根过氧化物酶的直接电子转移具有协同促进作用。