生物传感器(Biosensors)是一种新兴的物质定量检测方案,具有多种独特优势,逐渐成为医疗、环保领域的研究热点之一。在临床医疗领域,利用生物传感器技术监测人血清中各种物质的浓度,有利于医疗设备的小型化和成本控制。在环境保护领域,生物传感器在水质监测等方面也得到广泛运用,改善了传统水质监测仪器的诸多缺陷。然而,现有的生物传感器存在环境适应性差、易失活、选择性较差等缺陷,制约了生物传感器的进一步发展。同时,酶与固定材料间的相互作用仍需要进一步的探索。本文利用脂肪酶(Lipase)与纳米多孔金(NPG)生物复合体修饰玻碳电极(GCE),制备了 Lipase/NPG/GCE电极。在脂肪酶的催化作用下甘油三酯水解为甘油、脂肪酸和质子(H+),使得三电极体系中反应液pH值发生改变,而纳米多孔金可以灵敏的捕捉体系pH值的变化,通过检测Lipase/NPG/GCE电极中NPG还原峰电流值的改变,实现对甘油三酯浓度的定量检测。Lipase/NPG/GCE电极对浓度范围为50-250 mg dL-1的三丁酸甘油酯和10-200 mg dL-1的橄榄油的检测均获得了良好的线性响应,且对三丁酸甘油酯的米氏常数为10.67 mg dL-1,检测限为2.68 mg dL-1。抗干扰实验结果表明,Lipase/NPG/GCE电极对尿素、葡萄糖、胆固醇和尿酸具有很强的抗干扰能力。另外,将Lipase/NPG/GCE电极保存在超纯水中,在4℃环境下保存28天后,其响应电流剩余91%;保存55天后,其响应电流仍然剩余95%,说明Lipase/NPG/GCE电极具有较长的使用寿命和稳定性。检测人血清中甘油三酯的实验结果表明,Lipase/NPG/GCE电极的检测值与全自动生化分析仪的检测值具有很好的一致性。这些优良特性使Lipase/NPG/GCE电极在构建高灵敏度甘油三酯生物传感器方面具有很大的潜力。在葡萄糖生物传感器的设计中,提高传感器对葡萄糖的检测性能十分关键。在本文中,基于高导电性和生物相容性的开放互连多孔结构,以及对葡萄糖的电催化氧化作用,纳米多孔金(NPG)被选定为葡萄糖氧化酶(GOx)的固定化载体,并制备了 GOx/NPG/GCE修饰电极。电化学性能检测结果表明,发生在GOx/NPG/GCE表面的葡萄糖电催化氧化是由GOx和NPG共同催化的,这种共催化作用对葡萄糖的电流响应比单独使用GOx或NPG任何一种都要高。Lipase/NPG/GCE的氧化还原峰电流密度与扫速呈线性相关,这些典型的特征证明Lipase/NPG/GCE表面的电子传递过程属于表面控制类型。GOx/NPG/GCE电极对于葡萄糖线性响应浓度范围为50μM-10 mM,其灵敏度高达12.1μAmM-1 cm-2、检测限低至1.02 μM。此外,GOx/NPG/GCE电极对胆固醇、尿素、三丁酸甘油酯、抗坏血酸和尿素等血液中常见干扰物具有良好的抗干扰能力,并具有良好的稳定性和重现性。利用该电极测定的人血清中葡萄糖浓度值,与全自动生化分析仪给出的值具有很好的一致性,这些性质使GOx/NPG/GCE电极为血清中葡萄糖含量测定提供了新的可能。芳香族化合物,如酚类和芳香胺类物质,是威胁人类健康的环境污染物。提高对酚类及芳香胺类物质检测的选择性和灵敏度,是构建该类物质检测的生物传感器的关键点。在本文中,利用固定化载体纳米多孔金的独特理化性质和生物酶的高催化活性,构建了一种兼具酶生物传感器和非酶电化学传感器优点的生物传感器。首次发现NPG可以电催化氧化酚类和芳香胺类物质。基于HRP和NPG对酚类和芳香胺类物质共催化原理,促使更多的电子向电极传递,从而产生信号扩增,极大地提升了电极的传感性能。因此,HRP和NPG的共催化作用实现了HRP/NPG/GCE电极对芳香族化合物的高选择性检测。在检测邻苯二酚(Cat)、4-氨基苯酚(p-AP)、邻苯二胺(o-PD)和对苯二胺(p-PD)时,HRP/NPG/GCE电极均表现出宽检测范围、高灵敏度和低检测限。特别是,在检测酚类和芳香胺类物质混合物时,HRP/NPG/GCE电极表现出很好的选择性、重现性、稳定性和抗干扰能力,并实现了对实际海水样品中酚类和芳香胺类物质的检测。这些独特的性质使HRP/NPG/GCE成为检测酚类及芳香胺类物质的理想选择。以上结果表明,固定化材料与酶在电化学检测中产生的协同作用或共催化作用,可为酶传感器提供更强的催化能力和更高的灵敏度,使酶传感器具有选择性好、抗干扰能力强、响应时间短、表面更新容易等特点,同时兼具无酶电化学传感器稳定性强、重现性好、灵敏度高、环境适应性强等优势。纳米多孔金具有优良的生物相容性等特性,是酶固定的良好载体,同时又对多种物质具有独特的催化活性。利用纳米多孔金/酶协同作用,可以更好地提升所构建的生物传感器的性能。