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在许多领域都必须用到整体材料。整体材料使用方便、操作简单。样品前处理是分析化学中最重要做基础的环节,样品前处理的成败决定着最终的分析结果和最后的结论,而这些结果和结论将影响诊断、决策,进而影响到人类的健康和居住环境的适宜性。本文改良冷冻凝胶的制备方法,在基础凝胶上利用不同方式修饰、键合各类官能团,适合不同的样品处理过程。在全文中,尽量避免使用大量的有机溶剂,减少对人体和环境的污染,适应绿色化学的理念。论文共分五个部分:在综述中,详细介绍了冷冻凝胶的发展、种类、优点和局限性。在第二章中,合成了一个基于甲基丙烯酸羟乙酯和二烯丙基二甲基氯化铵为功能单体和交联剂的亲水性冷冻凝胶,材料是在2毫升的微量离心管里合成的,适合大规模批量生产,水是合成使用的唯一溶剂,符合绿色化学的理念。随后将负电性的氧化石墨烯双亲纳米片（GO）和正电型的聚乙烯亚胺（b-PEI）进行交替自组装到冰胶上,起到调节水溶性的作用,并引进了离子交换的官能团。最后在冰胶上嫁接了2-溴-N,N-二乙基乙胺氢溴酸盐（DE）。合成的冷冻凝胶复合材料（pDC/GO-DE）作为固相萃取（SPE）整体材料,放进注射器作为吸附剂建立了SPE方法,分离了血清中的大分子与小分子,该方法可以替代常用的蛋白质沉淀方法。研究发现,该方法还具有减少基质干扰的作用。在第三章中,包括了两个工作。第一个实验中,我们直接将乙烯基苯硼酸作为辅助单体一锅煮共聚形成了冷冻凝胶,研究发现,当乙烯基苯硼酸含量过高时,无法形成冷冻凝胶。在能形成冷冻凝胶的情况下,乙烯基苯硼酸含量越高,吸附核苷的效果越高,最终优化合成的材料达到39.7 mg/g的吸附量,比多数文献都好,也用来分析了血清中的核苷类化合物,其中3个核苷类化合物得到了定量数据。但是该吸附材料尽管吸附能力大,但是洗脱效果不尽人意。所以进行了第二个工作。首先以胺、硼酸为官能团制备含多功能团的介孔二氧化硅。然后功能化的介孔二氧化硅(MSiNBC)与单体（甲基丙烯酸羟乙酯和二烯丙基二甲基氯化铵）在冰点以下的水中原位共聚得到新型冰胶复合新材料(pMSi NBC)。冷冻凝胶上丰富的介孔和大孔提供了足够的吸附位点,有利于目标化合物的有效传质。将pMSiNBC作为固相萃取吸附剂与高效液相色谱相联用定量分析血清中的核苷。冷冻凝胶中的硼酸官能团体现了具有良好的选择性,核苷具有较低的检测限（0.9-1.3 ng/mL）,在人体血清中的加标回收率高于80%。在第四章中,我们利用冷冻凝胶为酶的载体,合成了一个酶反应器。酶被认为是工业制造中最重要的绿色催化剂。合成的酶反应器提供了良好的生物相容性微环境,保护了酶的原始三级结构,有助于改善酶的催化性能。酶反应器pDM/p/Au是将花状金属有机骨架ZIF共聚到基础凝胶中,随后在凝胶上进一步快速沉积了聚多巴胺薄膜和均匀的纳米金仿生界面而制得。所有操作均在温和的反应条件下和水溶液中进行,无需反复干燥。选择胰蛋白酶作为模型酶,通过纳米金作为中间配体来固定,得到固定化胰蛋白酶（pDM/p/Au-T）。固定化酶表现出高效的固定时间（t=1 h）、温和的催化温度（2565°C）和宽的pH范围（610）,以及良好的可重复使用性（重复使用8次）和储存稳定性（4周,保留高于80%的残留活性）。通过蛋白质消化,BSA作为模型蛋白,消化时间为1分钟,证明了其催化性能。