电致化学发光(Electrochemiluminescence,ECL)是在电极表面施加一定的电压发生化学反应从而产生一些特殊的电极产物,这些电极产物之间或者电极产物与体系中某组分之间通过电子传递形成激发态,由激发态跃迁返回基态过程中产生的一种光辐射。它是电化学方法和化学发光方法相结合形成的一种新型检测技术,具有灵敏度高、选择性好、过程易于控制、操作简单等优点。酶生物传感器是以固定化酶膜为生物识别元件、修饰电极为信号转换器件,因此其不仅具有酶的分子识别功能和选择催化功能,还具有电极响应迅速、易于操作等特点。ECL酶生物传感器将ECL检测技术与酶的高度专一性和高效催化性融合在一起,具有高灵敏度、高选择性等特点。随着纳米技术的快速发展,各种纳米材料已被广泛应用于生物传感器领域,在表现纳米材料各种优势性能(如大的比表面积、独特的电化学性质、好的生物相容性等)的基础上为生物传感器的发展开辟了广阔的应用前景并实现了生物传感器的高灵敏检测。其中,碳纳米管和石墨烯均具有特殊的物理和化学性质,具有良好的导电性和电催化特性,能够使电子在固定化酶与电极之间进行快速而有效地传递。同时,将基于碳纳米材料研制的新型纳米复合材料应用于酶生物传感器的构建中可为酶的固定提供良好的微环境,从而保持酶的生物活性。基于以上考虑,本文研制了基于碳纳米材料的新型纳米复合材料并构建了一系列灵敏的ECL酶生物传感器,且性能都较以往的酶生物传感器有很大程度上的提高。本论文主要研究工作如下：1.基于Hemin功能化多壁碳纳米管纳米复合材料的电致化学发光胆固醇生物传感器该工作结合多壁碳纳米管(MWCNTs)对过氧化氢(H202)具有电催化氧化活性以及Hemin对H202电化学氧化从而增强Luminol-H2O2体系的ECL信号的特性,制备了新型的Hemin-MWCNTs纳米复合材料,并将其应用于胆固醇的检测。首先,合成Hemin-MWCNTs纳米复合材料,将其滴涂于预先处理好的裸玻碳电极表面,待电极在室温下干燥后再在其表面滴涂胆固醇氧化酶并于4℃孵育若干小时即可。由于Hemin-MWCNTs对H2O2有很好的电催化性能,可增强体系的ECL信号。在最优实验条件下,该传感器的ECL响应与胆固醇浓度在3×10-7～1.2×10-3 mol·L-1范围内呈现良好的线性关系,检测限为1×10-7 mol·L-1。此外,该传感器具有灵敏度高准确度及稳定性好等优点。2.基于碳纳米管-氧化石墨烯.硫堇-纳米金的电致化学发光胆固醇生物传感器首先,碳纳米管与氧化石墨烯(GO)以质量比为1：1结合成纳米复合物可展现出良好的电催化活性。其次,某些还原剂(如肼)有毒,因此必须控制用量。由于硫堇(Thionine,Thi)结构中有大量氨基以及GO结构中的大量羟基,可作为一些物质(例如氯金酸)的还原剂,还原得到的纳米金(AuNPs)对于Luminol - H2O2体系的ECL有极大的增强作用,并且GO作为还原剂还原氯金酸的同时,还可以作为AuNPs的生长模板。基于以上两点,在未加入其它还原剂的情况下,利用GO和Thi自身的还原性,原位还原氯金酸制备了MWCNTs-GO-Thi-Au纳米复合材料,并将该纳米复合材料应用于胆固醇的检测。由于该纳米复合材料对Luminol - H2O2体系的ECL信号具有放大作用,使得检测限大大降低。在最优实验条件下,该传感器呈现了较宽的线性范围(0.15～828μmol·L-1)和相对较低的检测限(50nmol·L-1)。结合纳米复合物以及ECL检测方法的优势,将本实验所构建的生物传感器应用于临床生物检测具有巨大的潜在价值。3.基于生物功能化的AMs-ChO生物复合材料的电致化学发光胆碱生物传感器由于石墨烯(GR)和AuNPs对于Luminol - H2O2体系的ECL具有极大的促进作用,并且壳聚糖(CS)带正电荷,可通过静电作用与带负电荷的酶或者含酶的生物复合材料结合,因此该工作首先将GO、氯金酸和CS通过电化学还原沉积修饰到电极表面(dpGR-AuNPs-CS)。其次,由于Fe304具有过氧化物模拟酶的特性,可催化氧化H2O2成为各种活性氧分子,因为传统的酶易失活,采用Fe304可以很好的避免酶失活的不足。另外,Ti02能增强Luminol - H2O2体系ECL信号,因此制备了带负电荷的Fe3O4-TiO2-ChO (AMs-ChO)生物复合材料,并能成功固载到带正电荷的电极表面,构建了一种新型的ECL胆碱生物传感器。该传感器显示出较高的灵敏度,线性范围是0.003～1120 μmol·L-1,检出限低至1 nmol·L-1。该传感器具有良好的稳定性,选择性和很高的灵敏度,在临床诊断方面有较好的应用前景。