pH是日常生活和生产、化学和生物体系中广泛涉及的参数之一。溶液环境的pH值控制着许多的化学和生命过程。分子机械性能的改变，纳米粒子及高聚电解质静电组装，分子表面自组装等都与pH密切相关；在生命科学领域中，作为生物活性催化剂的酶，只有在各自的最适pH下才能表现出较高的催化活性；作为日常生物生命反应场所的体液环境与细胞内环境，其pH值也有非常严格的控制；而作为生命遗传信息载体的DNA，其构型构象变化、基因表达等都受其环境pH值的影响。因此，长期以来，科学家们对建立和发展pH值的检测与调控方法投注了极大的热情和努力。然而，现有文献报道的各种pH调控方法都存在各自的不足之处，缺少一种不引起溶液总体积改变，不引入副反应杂离子、快速且大幅度调控溶液pH值的pH调控方法。　　 基于此，本课题组王永春师兄的博士论文首先提出了一种基于透氢导电薄膜与双室串联电解池构型的原位电化学pH调控方法，并进行了大量的前期实验。该方法特别适用于需实时改变溶液pH值的各种研究与应用。本论文的重点在于：共同完善基于该原理的电化学pH调控的实验平台，具体实现电化学pH调控并应用于DNA酸碱变性复性的初步研究；同时，进一步完善串联双室电解池，减小溶液层厚度以减轻扩散对传质的影响，并使其满足与其他诸如荧光光谱等对生物样品损害较小的检测技术联用；最后，初步尝试基于电化学驱动下DNA酸-碱变性-复性过程的聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction， PCR)研究。具体内容如下：　　 (1)完善了基于透氢导电薄膜与双室串联电解池构型的原位电化学pH调控方法的实验平台，摸索条件，使其能构实现在短时间内快速、实时、大范围和循环调变溶液样品pH值。从近中性pH值开始，pH调控范围可达±4～5个单位。　　 (2)建立了电化学pH调控-UV光谱检测联用平台，并将该平台应用到DNA酸-碱变性-复性过程的研究。研究表明，溶液pH值在5.4～11.4范围内的原位周期性调节可驱动290bp DNA的酸-碱变性-复性过程，紫外吸收光谱在260nm的特征吸收峰发生相应的周期性涨落。　　 (3)在以上的基础上，构建了立式串联双室电解池，以实现在不引入外界强制对流措施的情况下，减小工作室溶液pH达到均一状态所用时间，并且该构型将有可能应用于与荧光光谱检测技术联用。　　 (4)在所建立的电化学pH循环调控方法及DNA酸-碱变性-复性的基础上，为尝试电化学酸-碱PCR的设想进行了Taq酶的碱耐受性及电化学耐受性实验。研究结果表明，Taq酶可经受11.5的碱性环境；而电化学pH调控环境则对其有较为严重的损坏作用。初步推断Taq酶在电极上发生反应而遭严重损坏，若以两面分别由阳离子交换膜与阴离子交换膜封堵而成的U型槽作为PCR场所，则可将PCR体系与电极隔离，并且槽内溶液pH值也将会随着外部工作室中环境pH值的变化而变化，有可能实现电化学pH调控下的酸-碱驱动PCR。