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纳米材料的独特性质为光、电信号的传导提供了优良的平台,被广泛应用于新一代生物传感器件的设计与制备。蛋白质和酶作为一类典型的生物大分子和特殊催化剂,在生命活动中的作用有目共睹,它们被广泛用于构建传感器的敏感膜,从而实现传感器对底物的高灵敏度和高选择性检测。其中,氧化还原蛋白质和酶在电极上的直接电化学行为研究最为广泛,已成为生物电化学领域和生命科学领域的热点问题。纳米材料具备大的比表面积和较高的催化活性,将它引入电极界面会促进氧化还原蛋白质的直接电子传递和蛋白质与底物间的电子传递。同时纳米材料特殊的结构形貌能让蛋白质等生物分子的沉积取向更自由,有效避免生物分子的团聚,最大限度地保持蛋白质的生物活性和稳定性。离子液体(IL)具有许多独特性质,其导电性好、宽的电化学窗口、低挥发性、良好的热稳定性,在电化学生物传感领域也备受青睐。本论文充分利用无机纳米材料、离子液体和壳聚糖的优良特性,构建了多种纳米材料复合物修饰电极,研究了两种不同的血红素蛋白质的直接电化学行为及这些修饰电极在生物传感中的应用,主要包括以下几方面内容：1.采用液体石蜡、石墨粉和离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)为原料,制备了碳离子液体电极(CILE)。通过水热法合成了花状SnS2纳米材料,与离子液体[BMIM]BF4形成复合物并将血红蛋白(Hb)固载于CILE,构建新型电化学生物传感器。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDX)和X射线衍射(XRD)对SnS2纳米颗粒的形貌和结构进行了表征,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和紫外可见-吸收光谱(UV-vis)对复合物修饰膜进行表征。结果表明,Hb在SnS2-[BMIM]BF4复合物膜中能保持良好的生物活性和稳定性。可逆的循环伏安曲线显示Hb的氧化还原活性中心和电极之间实现了直接电子转移,电子传递系数a为0.387,反应速率常数ks为0.725s-1,反映了修饰电极优异的电子传输效率。将Nafion/Hb-SnS2-IL/CILE修饰电极用于检测三氯乙酸(TCA),具有较宽的线性范围(0.8～21.0mmol L-1)和较低的检测限(0.27mmol L-1,3σ),这归功于具有良好生物相容性、大比表面积的SnS2纳米花和高导电性离子液体的协同作用。2.利用水热法制备出梭形的Fe203纳米颗粒,并在其外通过包碳,部分还原Fe203最终获得梭形的核壳结构C@Fe3O4纳米颗粒。以CILE为基底电极,将C@Fe3O4纳米颗粒、肌红蛋白(Mb)、离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐([EMIM]EtOSO3)和壳聚糖(CTS)层层涂覆形成复合物修饰薄膜。利用FTIR、UV-vis、SEM和循环伏安法等方法对CTS/IL/Mb/C@Fe3O4/CILE修饰电极进行了表征,光谱实验结果表明Mb在复合膜内保持了天然构象,准可逆的循环伏安曲线表明复合物修饰膜内Mb的活性中心和电极之间实现了直接电子转移。该传感器检测TCA的线性范围为1.0～20.0mmol L-1,检测限为0.3337mmol L-1(3σ),表观米氏常数KMapp为1.390mmol L-1,具有很好的灵敏度和重现性。3.利用价廉易得的新鲜玫瑰花瓣作为生物大孔模板,三嵌段共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(EO20PO30EO20,P123)作为介孔导向剂,制备得到层状多级大孔-介孔锐钛矿TiO2材料。利用SEM、透射电子显微镜(TEM)和XRD对材料晶型和微观孔结构进行了表征,结果表明经过高温煅烧,制备的Ti02材料能保持高度有序的介孔结构。采用层层涂覆法将离子液体、壳聚糖、多孔TiO2纳米材料固定于玻碳电极(GCE)表面,再使用电沉积方法将铂纳米颗粒修饰于电极表面,制得CTS-IL/TiO2/Pt/GCE修饰电极。利用交流阻抗法、循环伏安法、差分脉冲伏安等方法研究了此修饰电极对亚硝酸根的电催化氧化行为,亚硝酸根浓度在1-14500μmol L-1范围内与其电化学氧化电流呈良好线性,响应快速稳定,检测限为0.87μmol L-1(3σ)。将该方法用于实际样品牛奶和火腿肠中亚硝酸根含量的测定,结果令人满意。4.以新鲜玫瑰花瓣和P123为双模板制备合成了层状多级大孔-介孔TiO2；以硼氢化钠为还原剂,柠檬酸三钠为保护剂,成功合成了纳米Au溶胶凝胶。充分混合TiO2、纳米Au颗粒、壳聚糖和邻苯二甲酸二丁酯(DBP),并滴涂在GCE表面形成u/TiO2/DBP/CTS膜；根据抗原DBP和抗体(Antibody, Ab)特异性结合原理,并通过竞争法,成功合成了Ab/BSA/Au/TiO2/DBP/CTS/GCE免疫传感器。牛血清白蛋白(BSA)的引入,可成功抑制非特异性结合位点的活性。该传感器用于检测溶液中的DBP,具有较宽的线性范围(0.1～100000ngmL-1)和较低的检测限(0.063ng mL-1,3σ),同时具有良好的稳定性和重现性。