自从微观特别是纳米尺度上材料诞生以来,对它们的研究及应用一直受到人们的高度关注,并且一直处在高速发展阶段,各种具有特殊功能的新型纳米材料层出不穷,而且对它们的研究和应用领域也在快速的扩展。电化学传感技术由于具有灵敏性好、仪器简单易于操作、可控性好、检测成本低及易于微型化等特点,同样受到广泛关注。如今,人们研究发现：将纳米技术引入到电化学传感领域后,在使得电化学传感技术得到了革命性发展的同时,也促进了纳米技术的变革。基于此,在本论文中,我们研究了具有较高电催化和生物相容性的碳材料和贵金属纳米材料的制备及其在电分析传感领域的应用。(1)在第2章中,我们研究发现双螺旋DNA的磷酸骨架可以作为多价金属离子或复合物的结合位点,并且在结合的过程中,这些多价离子会改变DNA的构象,形成压缩结构。利用这一性质,我们首先让氯金酸盐与双螺旋DNA通过静电力作用形成Au(Ⅲ)一DNA网状结构的复合物；然后,通过化学还原Au(Ⅲ)最终形成的Au.DNA网状结构的纳米复合物。该杂交材料有较高的生物相容性以及电子传导能力,有利于酶的固定。因此,我们将HRP固定在该复合材料上进行电化学研究,发现固载在该复合材料上的HRP表现出良好的直接电化学行为和电催化能力。(2)在第3章中,我们利用碳化技术,制备了具有生物形态的有序多孔碳(OPC),并且通过电沉积技术在OPC的表面和孔穴内沉积金属Pt,形成OPC-Pt复合材料。详细地研究了OPC及OPC-Pt的结构形貌等特征,并通过对其电化学行为的研究发现,该复合材料具有较高的电催化性能并对H202具有明显的电催化活性,因此该复合材料可用于构建非酶传感器。(3)在第4章中,同样以加工好的椴木块为原材料,通过碳化工艺,制备出了具有良好生物形态结构的椴木多孔碳(BBPC).我们利用XRD、红外光谱(FT-IR).扫描电镜(SEM)等研究手段对该材料的微观三维形态结构进行了详细的研究。同时在电化学实验中,我们意外的发现该多孔碳材料具有良好的酶促催化性能,并可以促进电子传递。另外,动力学研究发现该多孔碳材料对H202有良好的亲和性,这也就进一步证明了BBPC构建非酶传感器的可行性。因此,我们用BBPC代替HRP构建了一个检测H202的非酶电化学生物传感器。实验结果表明,该非酶传感器能够对H202进行快速灵敏的检测,同时具有较宽的线性范围和较低的检测限。(4)在第5章中,我们设计了利用电化学发光技术(ECL)来对蛋白激酶活性及其抑制剂进行高灵敏检测的生物传感器。在共反应剂巯基化三磷酸腺苷(ATP-γ-s)的共在下,激酶催化磷酸化反应,然后以金纳米粒子为标记,与磷酸化过程中巯基化的磷酸根特异结合。由于金纳米粒子具有高的电导性、大的比表面积以及对鲁米诺(luminol)氧化的高电催化活性,因此可以极大的催化鲁米诺的电化学发光(ECL)信号增强,实现对激酶活性的高灵敏检测。蛋白激酶A(PKA)在人体的诸多生理及新陈代谢过程中发挥着重要作用,因此该酶被作为本研究的模型激酶进行理论上的检测分析。实验结果表明,该ECL传感器对PKA有较低的检测限(0.07UmL-1),宽的线性检测范围(0.07-32U mL-1)及良好的检测稳定性。除此之外,该ECL传感器还可用于激酶抑制剂的量化分析检测。在本实验中,我们测定了PKA抑制剂鞣花酸的IC50,发现该值与用传统分析技术所获得的检测结果相符。同时我们利用酪氨酸激酶抑制剂(Tyrphostin AG1478)重复上述检测过程,发现ECL响应几乎没有变化,这些结果说明ECL传感器可以用于对激酶抑制剂的筛选。(5)在第6章中,通过研究我们首次发现,石墨烯(graphene)可以诱导鲁米诺在正电位(ca.0.05V vs.Ag/AgCl)产生较强而稳定的阴极ECL现象。同时,石墨烯修饰的玻碳电极是构建高性能生物传感器的优良平台。基于以上考虑,我们利用石墨烯修饰的玻碳电极构建了低电位下阴极ECL检测癌症标识物的夹心型ECL免疫传感器。葡萄糖氧化酶(GOx)和检测抗体(Ab2)修饰的金纳米棒(GNRs)作为该传感器的生物探针。功能化的石墨烯能够促进电极表面的电子转移；同时由于其大的比表面积,因此用于固载捕获抗体(Ab1)；功能化的GNRs不仅作为酶和抗体的固定载体,其自身对鲁米诺的ECL也具有增强作用,另外固载其上的GOx在反应体系中含有葡萄糖和氧气时,通过催化底物反应又可以进一步增强ECL信号。在以前列腺抗原(PSA)作为研究模型的条件下,我们所构建的低电位ECL免疫传感器对PSA能够进行高灵敏、专一性的检测,获得的线性检测范围为10pgmL-1-8ng mL-1,最低检测限为8pg mL-1,同时具有较高的稳定性和重复性。而且该传感器还被用于对10种不同PSA浓度的临床血清样品进行检测,分析结果与标准试剂盒检测获得结果进行对比发现,所构建的ECL免疫传感器可直接用于临床诊断分析。