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乙酰胆碱是最早被鉴定的神经递质，广泛存在于神经系统中，它是胆碱的乙酰酯，在细胞神经元中胆碱乙酰化酶催化下由胆碱和乙酰辅酶A合成。乙酰胆碱和胆碱是动物体内不可缺少的基本组成部分之一，是保证神经系统正常工作的基本成分，具有不可替代的生理功能。临床医学研究证明多种精神疾病如老年痴呆症、震颤性麻痹症和精神分裂症等均与乙酰胆碱和胆碱的调节功能发生紊乱密切相关，因此对乙酰胆碱和胆碱的研究在近年来受到广泛的关注。生物传感器具有选择性高，分析速度快，操作简易和仪器价格低廉等特点，而且可以进行在线甚至活体分析，因此乙酰胆碱生物传感器和胆碱生物传感器为乙酰胆碱和胆碱的生物医学检测开辟了一条新的途径。
我国是农药生产和使用大国，有机磷杀虫剂在农业中被广泛使用。有机磷农药在环境中的残留对人们的健康具有严重的威胁，同时还造成了一系列的生态问题。在众多的农药残留检测方法中，乙酰胆碱生物传感器由于具有反应快速、高特异性、高灵敏度、现场检测的特点，具有广阔的应用前景。
生物传感器的实用化要求传感器稳定性好、抗干扰能力强。因此为了提高传感器性能，寻找新材料、新方法制备新型生物传感器是非常必要的。
静电层层自组装技术是超分子组装方法的一种，组装过程中成膜的驱动力是带有不同电荷的分子之间的静电作用。静电层层自组装技术修饰电极表面的操作方法简单，所使用材料具有广泛的选择性，导电高分子、纳米颗粒、蛋白质以及核酸等都被用来制备纳米复合薄膜，并在构建生物传感器方面得到了广泛的应用。静电层层自组装技术用于固定化酶有许多优点：在温和条件下和水溶液中进行；可以选择生物相容性良好的固定材料以保持酶的活性，提高生物传感器的重复性、稳定性和灵敏度等。因此利用静电层层自组装技术构建生物传感器吸引了越来越多研究者的关注。
本论文利用静电层层自组装技术制备了具有不同功能的纳米复合薄膜修饰电极并构建了胆碱生物传感器和乙酰胆碱生物传感器，并将乙酰胆碱生物传感器应用于有机磷农药敌百虫的检测：
以聚乙烯亚胺(PEI)和聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)为阳离子聚电解质，以胆碱氧化酶(ChOx)为带负电荷的生物分子，利用静电层层自组装技术分别制备了(PEI/ChOx)10和(PDDA/ChOx)8纳米复合薄膜修饰Pt/(PAA/PVS)3电极，构建了胆碱生物传感器。Pt/(PAA/PVS)3(PEI/ChOx)10胆碱生物传感器与Pt/(PAA/PVS)3(PDDA/ChOx)8胆碱生物传感器相比，前者的响应电流更大，线性检测范围更宽，响应时间更快，利用QCM监测(PEI/ChOx)10和(PDDA/ChOx)8纳米复合薄膜自组装过程中的频率变化发现PEI和PDDA层的平均厚度分别大约为10nm和7nm。进一步研究揭示了两种胆碱生物传感器出现差异的主要原因是由于阳离子聚电解质分子PEI和PDDA的形状和构型不同，自组装形成的(PEI/ChOx)n和(PDDA/ChOx)n纳米复合薄膜对胆碱分子具有不同的通透性，因此(PEI/ChOx)10和(PDDA/ChOx)8纳米复合薄膜修饰Pt/(PAA/PVS)3电极构建的胆碱生物传感器具有不同的电化学特性。
以PDDA为阳离子聚电解质，乙酰胆碱酯酶(AChE)和ChOx为带负电荷的生物分子，通过(PDDA/ChOx)n和(PDDA/AChE)n纳米复合薄膜在Pt电极表面自组装层数的优化，确定了在8层(PDDA/ChOx)和2层(PDDA/AChE)时，修饰电极具有最大响应电流值，因此以Pt/(PDDA/ChOx)8(PDDA/AChE)2构建了乙酰胆碱生物传感器。研究了该乙酰胆碱生物传感器的电化学性能并将其应用于有机磷农药的检测中，该乙酰胆碱生物传感器对敌百虫的最低检测限是0.001μgmL-1。由于使用静电层层自组装技术构建的乙酰胆碱生物传感器对乙酰胆碱和有机磷农药检测均有高灵敏度、良好的重复性和稳定性，并且其制备过程相对简单，该乙酰胆碱生物传感器具有广泛的应用前景，可望用于有机磷农药的现场检测。
以PEI为阳离子聚电解质，AChE和ChOx为带负电荷的生物分子，利用静电层层自组装技术在MWCNTs修饰的Pt电极上制备了(PEI/ChOx)10(PEI/AChE)2纳米复合薄膜，构建了高性能的乙酰胆碱生物传感器。研究发现在Pt表面修饰MWCNTs薄膜可以提高生物传感器的性能，如降低最低检测限、缩短响应时间、提高灵敏度等，将该乙酰胆碱生物传感器应用于有机磷农药的检测中，对敌百虫的最低检测限是0.0005μgmL-1。该乙酰胆碱生物传感器性能得到提高的主要原因在于MWCNTs对H2o2催化具有增强作用，同时其较大的亚微颗粒表面积增强了电子传递速度。该乙酰胆碱生物传感器也可望用于有机磷农药的现场检测。
以O-羟乙基三甲基氯化铵壳聚糖(EACC)为阳离子聚电解质，以ChOx为带负电荷的生物分子，在普鲁士蓝(PB)薄膜修饰Pt电极的基础上，利用静电层层自组装技术制备了(EACC/ChOx)10纳米复合薄膜构建胆碱生物传感器。Pt/PB/(EACC/ChOx)10胆碱生物传感器在工作电位为0.0V(vs.Ag/AgCl)时具有良好的性能，如相对较低的最低检测限、较快的响应时间、高灵敏度和抗干扰能力。其主要原因是由于PB薄膜和(EACC/ChOx)10多层复合薄膜均为纳米级结构且PB修饰的Pt电极能在相对较低的工作电位时(0.0Vvs.Ag/AgCl)催化H2o2产生响应电流。Pt/PB/(EACC/ChOx)10胆碱生物传感器具有良好的重复性和稳定性，表明具有良好生物相容性的EACC薄膜有利于保持酶的活性，提高酶电极的性能。