电化学生物传感器兼顾生物分析的高特异性以及电化学传感器操作简便、灵敏度高、响应快、成本低等优点,在分析化学领域的应用越来越广泛。聚电解质单层作为制备修饰电极的一类重要方法,以其有序的结构,低传质阻力以及对化学刺激快速的响应而作为一个理想的体系广泛应用于电化学性质研究以及生物传感器的开发应用中。近二十年来,研究者们已经对具有电中性骨架的烷基硫醇单分子层展开了系统研究,发现了端基形成离子对以及荷电效应对表观电位的影响。随着生物分子单层在生物传感器中的应用,越来越多的聚电解质生物分子如DNA、多肽等被引入固／液界面。因此,认识聚电解质骨架结构所带电荷以及界面微环境对电活性探针表观电位的影响与调控因素是发展生物分子单层传感器的重要科学问题。清晰理解电活性探针在聚电解质单层界面的电化学行为可以为电化学传感器的构建以及界面电化学性质研究提供重要的理论基础。本文围绕聚电解质生物分子单层的电化学行为,研究了Donnan电势、离子对效应以及界面微环境的极性对电活性探针分子表观电位的影响,并构建了新型电位型酶传感器,实现了对蛋白激酶的检测。1聚电解质单层的Donnan电势研究在本章中,我们将相同序列的DNA-SH和MO-SH修饰到金电极表面,链端标记有电活性基团二茂铁以产生电化学信号。通过循环伏安法记录二茂铁氧化峰电位,将两者氧化峰电位相减扣除离子对作用来单独研究聚电解质单层产生的Donnan电势。结果表明,离子对作用的强弱影响二茂铁表观电位,但对Donnan电势无影响。单分子层的电荷密度以及电解液浓度可以调节聚电解质单层界面的Donnan平衡,我们认为在调节过程中单分子层的构型变化对Donnan平衡的影响是不可忽视的。基于Donnan平衡在聚电解质单层界面建立的分子机制,我们构建了一种新的电位型酶传感器,实现了对蛋白激酶活性的检测。2界面微环境的极性对电活性探针分子表观电位的影响在本章中,我们将标记有二茂铁的多肽组装到金电极表面,分别用巯基己烷和巯基己醇钝化电极表面得到Fc-pep-HT和Fc-pep-MCH修饰电极。通过循环伏安法,分析了钝化层的极性对电活性探针表观电位的影响。实验结果表明,钝化层极性越大,二茂铁氧化过程中的极化能越小,二茂铁氧化峰电位越负。我们通过自组装的方式得到Fc-pep-AZO修饰电极,利用光照原位调控偶氮苯的构型来研究其对二茂铁表观电位的影响,实验结果进一步证实了钝化层分子的极性可以调控探针分子的表观电位。通过测定Fc-pep-HT和Fc-pep-MCH修饰电极在电解液中加入正丁醇或苯甲醇前后的循环伏安,得到Fc-pep-MCH修饰电极的峰电位正移,Fc-pep-HT修饰电极的峰电位负移。我们建立了正丁醇与Fc-pep修饰电极钝化层之间的相互作用模型,从钝化层极性改变的角度阐释了二茂铁表观电位偏移的实验现象。