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临床相关的含氮小分子包括:神经递质、代谢产物、维生素、氨基酸等生物分子,其人体内含量的变化对疾病的临床诊断有着重要意义。目前,几种应用于提高识别活性小分子的方法有:(1)使用特异性生物分子,如抗体、生物受体、寡核苷酸适配体、分子印迹(MIPs)、酶、酶-仿金属蛋白、辅酶、亲和配体、双链核酸、脱氧核酶等。(2)使用导电膜和具有电催化活性的电极涂料来提高响应电流的大小,以及将过电压造成的电化学类似物的干扰降到最低。(3)使用纳米结构的界面来放大电信号,提高传感器的分辨率。两个或者更多组合的上述分析方法可以提高生物传感器的性能。本文结合聚合物或大分子媒介,将乙炔黑(AB)及金属纳米复合材料应用到电化学传感器中,实现对DNA中鸟嘌呤、腺嘌呤的同时检测、血清中色氨酸及多巴胺的检测,同时探讨这些物质在传感界面发生的反应机理。主要有以下几个方面的研究:1.结合羧甲基纤维素(CMC)和聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA),制备了乙炔黑(AB)/羧甲基纤维素-氧化石墨烯(GO)负载PDDA聚阳离子功能化金纳米(AuNPs)复合膜修饰玻碳电极(GCE),即GCE/AB/CMC-GO/PDDA-AuNPs。制备方法:将乙炔黑/羧甲基纤维素/C2H5OH分散液与氧化石墨烯/H20分散液混合,超声分散后涂覆于玻碳电极表面,自组装上聚阳离子PDDA功能化的金纳米粒子,形成上述修饰电极。采用扫描电子显微镜表征不同电极复合膜,采用循环伏安法考查鸟嘌呤(G)及腺嘌呤(A)分子在电极表面的电化学行为,发现AB/CMC-GO/PDDA-AuNPs复合膜对鸟嘌呤及腺嘌呤分子表现出显著的电催化氧化性,其作用机理是在复合材料中形成了大π键结构和强静电吸附作用,加速了电子转移。在0.10mol/L的PBS缓冲溶液(pH=6.0)中,该复合膜修饰电极能对鸟嘌呤和腺嘌呤进行同时测定,鸟嘌呤和腺嘌呤氧化峰电流与浓度分别在0.100～35.Oμmol/L和0.200～30.Oμmol/L范围内呈现良好的线性关系,检测下限分别为24.70 nmol/L和43.80 nmol/L。该电极具有良好的选择性、重现性和稳定性,且可以用于小牛胸腺DNA中A和G的同时测定。2.结合羧甲基纤维素(CMC)和柠檬酸(CA),制备了乙炔黑-氧化石墨烯负载柠檬酸功能化的Fe304磁性纳米粒子复合膜修饰玻碳电极(GCE/AB/CMC-GO/Fe304-CA)。制备方法:将乙炔黑/羧甲基纤维素/C2H5OH分散液与氧化石墨烯(GO)/H20分散液(1.0 mg/ml)混合,超声分散后涂覆于玻碳电极(GCE)表面,自组装上柠檬酸(CA)功能化的四氧化三铁(Fe304)磁性纳米粒子,形成GCE/AB/CMC-GO/Fe304-CA。采用扫描电子显微镜表征不同电极复合膜,采用循环伏安法考查L-色氨酸(L-Trp)分子在电极表面的电化学行为,发现AB/CMC-GO/Fe304-CA复合膜对L-色氨酸分子表现出显著的电催化氧化性,其作用机理是复合材料中形成了大π键结构和具有较高的电子传导能力,加速了电子转移。在0.10mol/L的PBS缓冲溶液(pH=4.6)中,L-色氨酸氧化峰电流与浓度在0.200～120.Oμmol/L范围内呈现良好的线性关系,检测下限达到1.000×10-7mol/L。该电极具有良好的选择性、重现性和稳定性,可应用于猪血清样品中L-Trp的灵敏检测。3.采用水热合成法制备出Fe304磁性纳米粒子,以及PDDA功能化的Pt纳米粒子、PDDA功能化的Fe304纳米粒子和Fe304-PDDA-Pt纳米复合材料,分散于Nafion中用以修饰GCE。采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对不同电极复合膜进行表征。通过差分脉冲法和循环伏安法考察了对多巴胺电化学行为,对比了不同修饰材料对多巴胺响应信号的影响,探讨了 pH、扫速、浓度和千扰物对多巴胺响应信号的影响,结果表明,相比于GCE、Fe3O4/GCE,Fe304-Pt-PDDA/GCE表现出显著的电流响应信号。在最佳实验条件下,使用差分脉冲法对多巴胺进行电化学测定,峰电流与多巴胺的浓度具有良好的线性关系,线性范围为:3.20×10-8～4.48×10-7mol/L,实验测得检测下限为1.000×10-8 mol/L。该电极具有良好的选择性、重现性和稳定性。