神经递质分子，是神经系统神经通讯的化学信使，在神经转导和信息调控方面起着重要的作用。测定神经递质分子的含量及其变化，无论是在神经生理学研究方面,还是疾病诊断及相关药物的质量控制方面都具有重要的实际意义。但是，在生物样品中其浓度低（nM级别），存在时间短（有时毫秒级别）,干扰分子多，故其检测是具有挑战性的课题。电化学分析技术具有快速、灵敏、简便、无毒、低成本和原位在线检测等特点，在临床病理诊断、环境监测、药物分析等领域日益受到了化学家和生物学家的重视和关注，碳纤维微电极和丝网印刷电极由于具有体积小，方便等优点，常用作电化学分析的基底电极。新型的碳纳米材料石墨烯、碳纳米管及多孔碳由于具有特殊的空间结构及优异的性能，已广泛用于光、电、磁、生物医药、催化、传感器、储能等诸多领域。本论文以石墨烯为基础，构建了基于石墨烯的神经信使分子传感器，利用多孔碳的尺寸选择性，探讨了氧和药物分子的竞争性电化学反应。本论文的主要研究工作如下：（1）利用石墨烯优良的电化学特性构建了石墨烯-碳纤维微电极传感器，并测定了小鼠海马组织中的多巴胺。在生理pH条件下，以铁氰化钾为电化学探针研究了该微传感器的电化学行为，以及抗坏血酸（AA）、多巴胺（DA）、尿酸（UA）三种生物分子的循环伏安特性。循环伏安法表明，DA的浓度在1.0×10^-8-1.0×10^-4M范围内，氧化峰电流与浓度呈良好的线性关系，检出限为1.0×10^-8M，对DA有很好的选择性，AA和UA均不干扰测定。该微传感器用于测定了惊厥模型小鼠的海马组织中多巴胺的释放，所得结果与药理实验一致，为活体中多巴胺的测定提供了一种新方法。（2）利用π-π相互作用制备了石墨烯-四磺酸基酞菁铁（GR-FeTSPc）复合物，该复合物显示出很好的水溶性。该复合物与碳纤维微电极构建了GR-FeTSPc/CFME微传感器，在生理pH条件下，微传感器对DA和5-羟色胺（5-HT）显示了强的电催化作用。循环伏安法显示两峰电位差为210mV,能进行DA和5-HT的同时测定。差分脉冲伏安法研究了DA和5-HT的分析化学特性，固定DA，5-HT的浓度在4.0×10^-7-1.0×10^-5M范围内，峰电流与浓度呈良好的线性关系，检测限（S/N=3）为5.0×10^-8M。固定5-HT，DA浓度在6.0×10^-7-1.0×10^-4M的范围内，DA的氧化峰电流与浓度成良好的线性关系，检测限（S/N=3）为8.0×10^-8M。AA和高香草酸均不干扰测定。该微传感器在线测定了小鼠脑中DA和5-HT的含量，同时考察了DA和5-HT在小鼠脑中随时间的变化。结果与高效液相色谱方法相比较，显示了较好的一致性。（3）比较了GR-FeTSPc和多壁碳纳米管-四磺酸基酞菁铁（MWCNTs-FeTSPc）两种复合物的光电化学特性。用紫外分光光度法（UV）和红外分光光度法（FTIR）比较了两种材料的光学性质，结果表明MWCNTs-FeTSPc的最高分子占有轨道与最低分子占有轨道的能量间隙比GR-FeTSPc的要宽。以丝网印刷电极（SPE）为基底电极，四种神经递质分子DA、UA、AA、去甲肾上腺素（NE）作为探针分子，分别用循环伏安法和安培法比较了GR-FeTSPc和MWCNTs-FeTSPc两种复合材料的电化学及电分析化学特性。结果表明，两种材料对四种生物分子均有很强的电催化作用，但是对于UA和NE的电催化作用略有差异。安培法结果表明，DA、UA、AA、NE四种生物分子在GR-FeTSPc/SPE电极上的线性范围比MWCNTs-FeTSPc/SPE更宽，两种材料均有很好的电分析化学特性，重现性都较好, GR-FeTSPc更适合于电化学分析。两种材料具有相似的光电性质。（4）制备了GR-FeTSPc-Nafion修饰的丝网印刷电极，该电极对H₂O₂的氧化有很强的选择性和灵敏度，在无酶情况下，H₂O₂的氧化峰在+0.35V。用CV法研究了不同石墨烯复合材料对H₂O₂的氧化机理，发现Fe中心催化了H₂O₂的氧化，而GR具有联合放大作用，GR与FeTSPc的相互作用增强了电催化，加速了电子传递。安培法研究了H₂O₂的线性和选择性，H₂O₂的线性范围为2.0×10^-7-5.0×10^-3M，检测限为8.0×10^-8M （S/N=3），灵敏度为36.93μA mM^-1cm^-2，表明对H₂O₂的测定具有较好的灵敏度。选择性实验表明在生理条件下，允许的误差范围内，DA、葡萄糖、乙醇、AA和UA不干扰测定。用该传感器测定了消毒水中的H₂O₂。此外，将复合物与葡萄糖氧化酶结合，成功的构建了葡萄糖生物传感器，并考察了生物传感器的线性和使用寿命。（5）利用多孔碳（OMC）的尺寸选择性，构建了多孔碳-Nafion膜修饰的玻碳电极（OMC-Nafion/GCE）,该电极对O₂还原有很好的催化作用，还原峰电位为-0.47V。当有氯霉素（CAP）分子存在时，O₂和CAP在OMC-Nafion/GCE上发生竞争性电化学反应，结果O₂的还原峰位于-0.35V,正移了0.12V，而氯霉素的还原峰峰位于-0.79V,与单独氯霉素存在时相比，峰电位负移40mV。两峰峰电位相差440mV，在OMC-Nafion/GCE电极上能同时进行O₂和CAP的测定。O₂在氮气、空气和氧气饱和的PBS溶液中的线性相关系数为0.9990，氯霉素的线性范围为5.0×10^-7-6.0×10^-5M，检测限（S/N=3）为8.5×10^-9M，并在不除氧的条件下同时测定了蜂蜜中的O₂和CAP。