酶电极传感器是用物理或化学的方法在电极的表面将酶进行固定而制成的，通过酶与检测物之间的氧化还原反应，产生电子转移，测量得出电信号，在医学检测领域受到了广泛关注。此外，碳纳米管材料(Carbon nanotubes，CNTs)有着优异的电学、力学特性，已经被广泛应用于传感器领域。现今，随着生活质量的改善，人们对个人健康问题逐渐重视起来。糖尿病肾病(Diabetic kidney disease，DKD)作为糖尿病的并发症，严重影响病患的生活质量。对疾病尽早的诊断以及日常监测，关乎着众多DKD患者的正常生活。通过医学检测手段，得到DKD诊断标志物的信息对于后续的诊疗是非常重要的。本论文从酶电极上的反应催化剂入手，以设计性能优异的酶电极传感器为目标，进行了复合敏感材料的制备，对酶电极传感器的检测性能进行了充分研究，并应用于DKD的检测。
　　主要研究内容如下:
　　(1)以CNTs材料为基础，分别结合四硫富瓦烯(Tetrathiafulvalene，TTF)、金纳米粒子(Gold nanoparticles，AuNPs)材料，制备得到CNTs/TTF敏感材料和CNTs/AuNPs敏感材料。对复合敏感材料进行电化学分析，可以证明其具有出色的导电性能，对酶电极上发生的反应有促进作用。CNTs/TTF敏感材料还可以作为电子转移媒介体，加快酶活性中心和电极之间的电子转移。而CNTs/AuNPs敏感材料也有着极小的电化学阻抗，并且可以催化酶电极上的化学反应。因此，将复合敏感材料作为酶的固定化载体，在电极上实现高效的酶固定，并促进酶电极上的化学反应以及电子转移效率。
　　(2)利用CNTs/TTF敏感材料作为固定化载体，将辣根过氧化物酶(Horseradish peroxidase，HRP)固定在电极上，制备CNTs/TTF/HRP酶电极，用于检测过氧化氢(Hydrogen peroxide，H2O2)和还原烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Reduced nicotinamide adenine dinucleotide，NADH)，敏感材料可以促进酶和电极表面的电子转移。通过电化学方法分析酶电极传感器的检测性能，对H2O2的灵敏检测可以在-0.3V的低工作电位下进行，检测浓度范围为1×102μM～3.5×105μM，最低检测限为10μM。对NADH的检测需要配合亚甲基蓝(Methylene blue，MB)溶液的催化，同样在-0.3V工作电位下实现分段检测，浓度范围为10μM～90μM和10μM～790μM，相对应灵敏度为4.76μA/mM和2.4μA/mM，最低检测限为1.53μM。同时酶电极传感器有着良好的抗干扰能力和稳定性，对于DKD的检测有非常好的应用潜力。
　　(3)以CNTs/AuNPs敏感材料作为固定化载体，在电极上对葡萄糖氧化酶(Glucose oxidase，GOx)进行固定来制作CNTs/AuNPs/GOx酶电极，用于对尿糖的灵敏检测。为了设计自供电传感器，以酶生物燃料电池(Enzymatic biofuel cell，EBFC)的反应原理为基础，制作了六边形电极排列的酶电极传感器。在阳极以CNTs/AuNPs/GOx作为催化剂，CNTs/AuNPs敏感材料可以提高酶电极的导电率，并催化酶阳极的快速反应，在阴极以CNTs/二氧化锰(Manganese dioxide，MnO2)作为催化剂。加入5mM的葡萄糖燃料后，酶电极传感器能够产生220μW/cm2的最大输出功率密度(Maximum power density，MPD)，和0.6V的开路电压(Open circuit potential，OCP)。自供电传感器装置整体由酶电极传感器、电源管理模块和指示器（LED灯）组成。电源管理模块能够收集酶电极发生反应之后产生的能量，并以此控制LED灯的点亮。LED灯会根据葡萄糖燃料的浓度，产生不同频率的闪烁。在1mM至5mM葡萄糖浓度的范围内，LED灯闪烁的频率与燃料的浓度间也有很好的线性关系，根据闪烁频率可以获得燃料的浓度信息，实现对葡萄糖的检测。最后，将装置与纸尿裤进行集成，对尿糖检测进行了模拟实验，证明了其在尿糖检测领域的应用前景，可用于DKD的临床检测。