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目的在玻碳(GC)电极表面构筑具有催化性材料和多重刺激响应性薄膜,以电活性药物分子为探针考察薄膜的可调控特性,通过电催化放大电流的方式构筑多输入多输出逻辑门体系;在石墨(PG)电极表面构筑二元结构薄膜体系,考察薄膜的开关特性,并通过生物电催化放大峰电流信号,构筑复杂的逻辑门网络和分子逻辑器件。方法(1)将多壁碳纳米管(MWCNTs)进行混酸氧化得到羧基化多壁碳纳米管(c-MWCNTs),然后将c-MWCNTs分散在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中,超声分散30min后,滴涂在GC电极表面,待干燥后在c-MWCNTs电极表面滴涂聚(N,N-二乙基丙烯酰胺)(PDEA)水凝胶得c-MWCNTs/PDEA薄膜电极,通过扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对薄膜进行表征,以苦参碱和槐定碱为电化学探针考察该组装薄膜的开关性,并通过电催化放大电流的方式构筑逻辑门体系;(2)采用层层组装(LbL)的方式将壳聚糖(CS)和伴刀豆球蛋白A(Con A)组装至PG电极表面得到{CS/Con A}n LbL薄膜电极,再通过化学聚合法将PDEA-GOD-HRP(GOD=葡萄糖氧化酶,HRP=辣根过氧化物酶)滴涂在{CS/Con A}n表面得{CS/Con A}n-PDEA-GOD-HRP二元结构薄膜电极,通过SEM,FTIR和电化学阻抗法(EIS)对薄膜进行表征,以铁氰化钾(K3Fe(CN)6)为电化学探针考察薄膜的开关性质,加入葡萄糖,通过生物电催化的方式放大循环伏安(CV)响应,并根据峰电流值构筑逻辑门系统及其它分子器件。结果(1)当c-MWCNTs/PDEA薄膜电极处于25°C的pH 9.0的溶液中时(溶液中不含Na2SO4和甲醇),苦参碱和槐定碱表现出较大的CV响应;而当薄膜电极经过温度为40°C或0.35 M Na2SO4或20%甲醇处理后,其峰电流明显降低甚至消失。根据峰电流的高低划分阈值范围,以此构筑6-输入/5-输出的二元逻辑门系统;并在相同实验平台的基础上构筑2-to-1编码器。(2)当{CS/Con A}n-PDEA-GOD-HRP薄膜电极处于pH4.0、25°C的缓冲溶液中时(不含甲醇),探针K3Fe(CN)6表现出较明显的CV响应;而当薄膜电极经40°C处理后或者溶液pH为9.0或溶液中含有25%甲醇时,探针峰电流明显下降甚至消失。加入15 mM葡萄糖后,峰电流明显升高。根据电催化氧化峰电流的高低,构建4-输入/5-输出的二元逻辑门系统;基于相同实验平台,三进制INHIBIT逻辑门、三进制AND逻辑门及奇偶校验器也成功构筑。结论(1)c-MWCNTs/PDEA二元结构薄膜电极表现出多重敏感的开关性质,并构筑了6-输入/5-输出的逻辑门体系及2-to-1编码器。苦参碱和槐定碱是具备电化学活性的药物分子,表现出明显的电化学氧化峰,理论上讲,若药物分子具有明显的电化学氧化还原峰,可以作为探针分子考察薄膜的开关性质。药物分子经电催化后峰电流升高,可以增加逻辑门输入的数量并可用于分子器件的构建。(2){CS/Con A}n-PDEA-GOD-HRP薄膜电极表现出pH、温度及甲醇敏感的开关性质,加入葡萄糖后,放大了氧化峰电流,增加了逻辑门的复杂性,并构建了多种逻辑分子器件。氧化还原酶的电化学研究可以为理解真实生命过程中的电子转移和生物催化提供模型,为开发新型的可调控的电化学生物传感器提供重要基础,并为多功能逻辑计算的发展奠定了理论基础。