糖尿病已经成为21世纪全球最重要的健康问题之一。糖尿病的日常血糖管理关乎着数亿患者的正常生活。连续血糖监测仪正成为糖尿病慢病管理的重要手段之一,它可以实时、准确地探测血糖浓度,并控制胰岛素注射剂量。为了更好的实现这些目标,需要研究制备具有更高灵敏度,更快响应速度,更大线性范围,更高稳定性的葡萄糖生物传感器,同时研究制备可用于糖尿病治疗相关药物负载和可控释放的载体。为此,我们做了如下三个方面的研究工作:(1)新材料的制备研究。从新材料的选择和制备方法入手,我们制备了三元金属氧化物纳米材料,包括KNbO3、LiNbO3、NiCo2O4和CoFe2O4纳米材料,并利用金纳米颗粒修饰提高了三元金属氧化物基生物传感器的性能。首先,我们用水热法制备了 KNbO3纳米针,并将其应用于有酶双氧水的探测。KNbO3纳米针的钙钛矿非中心对称结构可以有效促进载流子的分离。通过表面铌离子的eg轨道和表面吸附氧中间体之间形成的σ键,可以实现KNbO3和辣根过氧化物酶对双氧水的共催化。基于KNbO3纳米针构建的有酶双氧水生物传感器的探测灵敏度达到了 750μA·mM-1·cm-2,线性范围为0.04～6mM,并且可以在1～2 s内实现对双氧水的快速响应。在KNbO3纳米针上修饰金纳米颗粒之后,金纳米颗粒能有效促进电荷分离和电子传递。制备得到的无酶双氧水生物传感器探测灵敏度为318.2μA·mM-1·cm-2,这相比于KNbO3纳米针无酶双氧水生物传感器探测灵敏度提升了 64%。其次,我们用熔融盐法和生物模板法分别制备得到了 LiNbO3纳米颗粒和纳米管,并将其应用于有酶葡萄糖生物传感器。LiNbO3具有的最大自极化强度,可以更好地促进载流子的分离。用生物模板法制备的LiNbO3纳米管相比于LiNbO3纳米颗粒具有更多的比表面积,介孔和褶皱,有利于酶分子的固定,为保持酶活性提供了合适的微环境,同时其一维管状结构也有利于反应物和酶分子之间的充分接触,因此基于LiNbO3纳米管构建的有酶葡萄糖生物传感器具有更好的性能,其探测灵敏度达到了 52.4 μA·mM-1·cm-2,这相比于铌酸锂纳米颗粒提升了 86.5%。同时其线性范围为0.3～3.3 mM,并可以在2s内实现葡萄糖的快速响应。再次,我们用水热法在钛片衬底上合成了 NiCo2O4纳米材料,并将其应用于无酶的葡萄糖生物传感器。随着水热温度的提高,NiCo2O4纳米材料形貌从纳米片逐渐向纳米线转变,分别探测它们的葡萄糖生物传感器性能,发现纳米片/纳米线复合结构的NiCo2O4具有最大的葡萄糖探测灵敏度,达到了惊人的1530μA·mM-1·cm-2。在此基础上,提高制备过程中F-离子的加入浓度,以此制备的葡萄糖生物传感器的探测灵敏度达到了 2387 μA·mM-1·cm-2,比之前足足提升了1.23倍。在NiCo2O4纳米片上修饰了金纳米颗粒之后,制备得到无酶葡萄糖生物传感器的探测灵敏度为2979 μA·mM-1·cm-2,这相比NiCo2O4纳米片葡萄糖生物传感器的探测灵敏度又提升了 24.8%。最后,我们利用水热法合成了中空CoFe2O4多孔微球,并将其应用于色比葡萄糖生物传感器。通过反应时间控制的系列实验,中空CoFe2O4多孔微球的生长过程可以解释为原位溶解再结晶。利用TMB显色剂在652 nm处的可见光吸收峰强的变化情况,我们实现了 CoFe2O4对葡萄糖的色比探测,线性范围为0.67～6.67 mM。(2)传感器集成化研究。我们结合光转换,能量储存和生物传感制备得到NiCo2O4/SnO2全固态自驱动的葡萄糖生物传感器。在光照条件下,光电流随着葡萄糖浓度增大而线性减小,其检测线性范围为2～40mM。在无光照条件下,利用储能电极中储存的化学能可以氧化葡萄糖,开路电压和葡萄糖浓度变化呈现很好的线性关系,其检测线性范围为2～12 mM。(3)药物负载和释放研究。我们制备的中空CoFe2O4多孔微球具有很高的比表面积,它的药物负载效率为88.6%,每克CoFe2O4微球可以负载118.1 mg DOX药物。在酸性pH值下,DOX负载的CoFe2O4微球具有更快的药物释放速率和更大的累积药物释放量。CoFe2O4微球具有较强的磁性,可以在交变磁场下实现对药物的可控释放。随着交变磁场频率和强度的增加,相同时间内,CoFe2O4药物载体的累积药物释放量增加。前期CoFe2O4药物载体的研究工作为今后胰岛素负载和释放的研究开展建立了基础。