生物传感器是一个非常活跃的研究和工程技术领域，它与生物信息学、生物芯片、生物控制论、仿生学、生物计算机等学科一起，处在生命科学和信息科学的交叉区域。它的研究起源于20世纪的60年代，1967年Updike和Hicks把葡萄糖氧化酶（GOD）固定化膜和氧电极组装在一起，制成了第一只生物传感器，即葡萄糖酶电极。到80年代生物传感器研究领域已基本形成，其标志性事件是1985年“生物传感器”国际刊物在英国创刊；1990年首届世界生物传感器学术大会在新加坡召开，并且确定以后每隔两年召开一次。生物分子的固定是生物传感器探讨的一个非常重要的研究方向，已经越来越受到科学工作者的关注，例如可控地固定蛋白质对于探索蛋白质分子的结构和功能、研究蛋白质电子传递机理、酶催化以及第三代生物传感器的研制和疾病诊断的研究都具有重要的意义。层层组装成膜技术，由于其制备方法简单，且每一层的组成、厚度、取向可以巧妙地控制和操作，为生物功能纳米材料的开发提供了新的技术支撑，为下一代分子器件的开发与研究提供了新的思路。本论文的工作主要集中新型纳米生物传感器界面的设计与应用研究。论文重点研究了基于单层、多层自组装技术进行生物传感器界面的设计，构筑了多种新型的具有纳米结构的生物传感器，并将其应用于生物分子的分析检测，为生命科学及其相关领域的研究提供许多重要的分析方法。论文工作致力于纳米材料组装技术，生命科学和电分析化学三者的结合。具体内容如下：第一章绪论层层自组装方法（Layer-by-layer assembly，LbL assembly）是一种重要的有机超薄膜制备技术，鉴于此，通过LbL方法交替组装构筑具有特殊功能和结构的介孔材料、蛋白质组装膜具有重要的研究意义。本部分从自组装多层膜制备、表征方法以及层层组装膜法在固载生物分子和在生物分析中的应用方面进行了综述。第二章血红蛋白在介孔材料SBA-15修饰电极上的固载直接电化学行为及其应用研究介孔材料SBA-15系列是一种基于SiO₂的新型材料，它具有规则的孔道结构，大的比表面积，可调的孔道尺寸和体积，优良的机械强度。介孔SBA-15这样的结构特性有望用于酶的固定。我们通过静电吸附将Hb组装在SBA-15孔道中，SBA-15能够为Hb提供一个“近水”的微环境，阻止了Hb与电极表面的直接接触，具有良好的生物兼容性。实验着重研究了Hb固载在SBA-15或Au-SBA-15修饰电极上的电化学活性和对H₂O₂的催化效果。结果表明，由于材料Au-SBA-15中纳米Au粒子的存在，使其对H₂O₂有着更好的催化效果。故选择Hb／Au-SBA-15修饰电极制成葡萄糖生物传感器，该生物传感器在5.0×10^-4～1.0×10^-1mol／L浓度范围内，葡萄糖的浓度与其响应电流呈良好的线性关系，检测下限为1.0×10^-5mol／L（S／N=3）。第三章层层组装介孔材料SBA-15修饰电极在抗坏血酸共存下选择性测定神经递质多巴胺多巴胺（DA）是存在于神经系统中的一种重要的神经递质，与许多疾病的产生有密切的关系。因此，DA的准确测定具有十分重要的意义。本实验中，我们采用层层组装技术制备层层组装介孔材料SBA-15修饰电极。实验结果表明：通过利用SBA-15的离子筛功能，PDDA（PAA／SBA-15）₅层层自组装膜可以消除抗坏血酸对多巴胺测定中的干扰。多巴胺在SBA-15多层自组装膜上有一对可逆性良好的氧化还原峰，其氧化峰电流与多巴胺的浓度在1.0×10^-9～1.0×10^-4 mol／L的范围内呈线性关系，检出限为5.0×10^-10 mol／L。第四章层层组装（PB／PDDA）_n固定化酶传感器检测乙酰胆碱的研究乙酰胆碱这类神经传递素是从神经细胞中释放出来的化学物质，它们能将信息传递给其他神经细胞。神经细胞之间的这种信息通信，不仅对于大脑，对于整个身体的健康都是十分重要的。本实验采用了高分子模板法将PB纳米粒子组装到聚电解质膜中，并将乙酰胆碱酯酶（AChE）和胆碱氧化酶（ChOx）共同固定于的聚电解质表面，制备了乙酰胆碱传感器（AChE-ChO／（PDDA／PB）n）。通过分析酶反应过程中所产生的H₂O₂响应电流来测定乙酰胆碱的量。实验中研究了膜厚度、pH值、温度和工作电位的变化对酶电极响应的影响。实验结果表明，该传感器具备响应时间短，线性范围宽，干扰小等优良特性，在一定的浓度范围内，乙酰胆碱的浓度与其响应电流呈良好的线性关系，检测下限为5.0×10^-9mol／L（S／N=3）。