纳米材料是指在三维空间至少有一维处于纳米尺度范围或以纳米结构为基本单元所构成的材料，其所表现出来的在化学、机械、电子、磁学及光学等方面的特异性能，引起了众多学科领域专家和学者的广泛关注，是20世纪末以来的热门研究课题之一。随着纳米科技的迅速发展，人们发现，在实际应用中，不仅需要考虑单个纳米粒子的性质，同时要考虑纳米粒子所组成的材料的整体行为。很多研究表明，任何宏观材料的功能均源于组成该材料单元之间相互作用的结果，在一个复杂体系中可以观察到单个组分所不具备的性质。因此，纳米材料的进一步发展是制备或组装纳米结构材料或器件。纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定的规律构筑或营造的一种新体系。纳米结构的基本构筑单元包括纳米微粒、纳米线、纳米棒，纳米丝等，这些具有特殊性能的纳米尺度单元赋予了由其构筑的有序结构材料不同于本体材料的性质，这为设计具有特殊光、电、催化特性的装置提供了新的选择。生物体内活性物质的分析和检测，对获取生命过程中的化学与生物信息、了解生物分子的结构与功能的关系、阐释生命活动的机理以及疾病的诊断都具有重要的意义。随着生命科学研究的不断深入，人们对生物体的研究也由器官、组织达到了细胞、单分子层次，我们迫切需要在更加微观的尺度上原位、活体、实时地获取相关生物化学信息，许多传统的、常规的生物分析方法与手段面临着极大的挑战。纳米材料由于其特异的表面效应、宏观量子隧道效应和量子尺寸效应，其电学、磁学、光学和化学性质等呈现出常规材料不具备的优越性能。如果将纳米材料用于生物传感器中电极的修饰，基于其尺寸效应、表面效应等，电极将呈现电催化作用，降低底物过电位，使可能的干扰及背景降至最小，如果进一步将纳米材料按一定的规律组装或改造，改善材料的生物兼容性，就有可能构造出满足生物分子识别过程中保持其生物活性、稳定性以及空间定向的微环境，从而进一步建立生物分子与纳米微粒的连接，开发新型的纳米生物传感器，实现对目标分子的识别和检测。本论文的工作主要集中在纳米技术与生物电分析相结合最活跃的研究领域之一——新型纳米结构材料修饰电极的研制。论文重点研究了一些新型纳米结构材料的构筑以及这些材料修饰电极用于葡萄糖分子检测时表现出的优越性能。此外，论文的另一个工作重点在于将研制的新型纳米结构材料修饰电极用于实际样品中葡萄糖的检测，这为生命科学及其相关领域的研究提供了新的方法。论文工作努力实现将纳米结构材料、生命科学、电分析化学三者相结合，具体内容如下：1．模板法合成聚苯胺／聚丙烯酸复合纳米阵列及其应用于葡萄糖生物传感器的研究导电高分子所具有的特殊结构和优异的物理化学性质使它在能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件等方面有着广泛的应用前景。聚苯胺(PAn)作为导电聚合物的杰出代表之一，由于其具有电导率高、掺杂态和未掺杂态的环境稳定性好、易于合成、单体成本低等优点，被认为是最有实际应用前景的导电聚合物之一。本文以多孔溶胶-凝胶(PSG)为模板，在聚丙烯酸(PAA)存在条件下，电化学聚合苯胺(An)单体，在PSG孔道中获得了有序PAn／PAA纳米阵列，其电化学行为类似电极间排列紧密又相互独立的纳米电极系统。该纳米阵列进一步固定葡萄糖氧化酶(GOD)并修饰Nafion后制成了葡萄糖生物传感器，由于PAn良好的导电性，PSG良好的生物兼容性以及PAA的掺杂，该传感器在中性条件下对葡萄糖表现出了良好的催化氧化作用，相比于PAn／PAA修饰电极，大大提高了检测的灵敏度。2．模板法制备金纳米管及其应用于葡萄糖生物传感器的研究自Iijima发现碳纳米管之日起，各种纳米管状材料由于其特殊的性质引起了人们越来越广泛的关注。在各种制备纳米管的方法中，C．R．Martin开创的模板法是制备金属纳米管最常用最有效的方法。本文对多孔氧化铝膜的纳米孔道进行氨基修饰并以此为模板，通过对纳米金粒子的沉积成功制备了金纳米管(AuNTs)并用SEM对其结构和形态进行了表征。在AuNTs修饰的玻碳电极表面，成功实现了对葡萄糖氧化酶的固定，制成了新型的葡萄糖生物传感器。由于AuNTs良好的催化性能、特殊的管状结构和生物兼容性，该传感器大大降低了检测的过电位，提高了电流响应值，增加了酶的固载量并保持了固定化酶良好的催化活性。3．模板法制备多孔金纳米材料及其应用于葡萄糖生物传感器的研究金溶胶由于其成熟的制备方法、稳定的性质以及良好的催化效果而被广泛应用于众多领域，如制作微小的电子器件、制备各种新型纳米材料等。在电分析化学领域，基于金胶的比表面积大、表面活性中心多、反应活性高、吸附能力强、有比较良好的稳定性和催化性能，人们常将金溶胶固定在电极表面用于自组装电极的设计和制备各种具有特定功能的化学传感器。本文以半胱氨酸(L-Cys)为双功能分子交替组装金、银纳米粒子得到(Au／Ag)_n／Au多层结构薄膜，再将模板银纳米粒子选择性溶解，成功制备了多孔金纳米材料(NPAu)，在NPAu修饰的电极表面，对GOD进行固定制成了葡萄糖生物传感器，由于NPAu材料的多孔性及良好的生物兼容性，该修饰电极提高了GOD的固载量、稳定性并保持了其生物活性，实现了GOD和电极之间的直接电子传递。