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一般来说氧化还原蛋白质与电极之间的电子传递速度慢。原因在于:多数蛋白质的分子量较大,其电活性基团或氧化还原中心深埋在多肤链内部,距电极表面较远;蛋白质在电极表面的取向不利,使电活性中心很难与电极直接交换电子;溶液中的大分子杂质在电极表面的吸附和蛋白质本身的吸附变性也会阻碍蛋白质与电极间的直接电子转移。纳米材料具有独特的光学、电学和催化特性及良好的生物相容性,因此纳米材料作为电极修饰材料,具有很高的活性和选择性。当利用纳米材料对电极进行修饰时,除了将材料本身的物化特性引入电极界面外,还使电极拥有大的比表面积,优良的吸附性能等,进而增大电流响应,降低检测限。本论文将多种纳米材料作为修饰剂,制备了 4种不同类型的蛋白质修饰电极,并研究了蛋白质的直接电化学与电催化行为。1.以正已基吡啶六氟磷酸盐(HPPF6)为修饰剂制备碳离子液体电极(CILE)。以其为基底电极,分别以壳聚糖(CTS),石墨烯(GR),水滑石(LDH)和离子液体功能化水滑石(CMMIMBF4-LDH)为修饰材料,采用层层涂布法制备了CTS/GR-LDH-Hb/CILE 和 CMMIMBF4-LDH-Mb/CILE 两种修饰电极。紫外可见吸收光谱和傅立叶变换红外光谱表明Hb和Mb在复合材料中能保持其本身的结构。循环伏安显示在pH值为3.0的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中Hb和Mb修饰电极上出现一对准可逆的氧化还原峰,式电位(E0’)分别为-0.196 V和-0.209 V(vs.SCE)。CTS/GR-LDH-Hb/CILE 和 CMMIMBF4-LDH-Mb/CIL 电极对三氯乙酸(TCA)有极好的电催化行为,催化还原电流与TCA浓度分别在1.0-25.0 mmol/L和1.0-17.0 mmol/L范围内呈线性关系,检测限为0.323 mmol/L和0.344 mmol/L(3σ),表观米氏常数(KMappp)为8.48 mmol/L和13.5 mmol/L。2.基于石墨烯与纳米二氧化钛的复合材料构建了血红蛋白的电化学传感器,开展了血红蛋白在复合膜上的直接电化学行为研究。紫外与红外光谱表明Hb在不同的修饰膜内基本保持了其电化学活性。循环伏安扫描出现一对准可逆的氧化还原峰,研究了 Hb的直接电化学行为,求解了相关电化学参数,并研究了该修饰电极的电催化行为。3.采用混合滴涂法将辣根过氧化物酶(HRP)固定于电极表面并研究其直接电化学行为。用1-(3-氯-2-羟基-丙基)吡啶四氟硼酸盐(PPBF4)制备的CILE为基底电极,使用Nafion将石墨烯与双链DNA复合材料固定于电极表面制备了Nafion/GR-dsDNA-HRP/CILE修饰电极。采用紫外吸收可见光谱、傅立叶变换红外光谱和循环伏安法对修饰电极进行了表征。结果表明HRP在膜内保持了电化学活性,循环伏安扫描有一对良好且准可逆的氧化还原峰,研究了 HRP在膜内的直接电化学行为,并求解了相关的电化学参数。该电极对TCA有极好的电催化行为。催化还原电流与TCA浓度在1.0 to 21.0 mmol/L范围内线性增加,检测限为0.133 mmol/L(3σ),表观米氏常数(KMapp)为11.9mmol/L。