超氧负离子在生命体新陈代谢过程中具有非常重要的作用,在正常生理情况下,机体内活性氧（ROS）的产生和清除会维持在一个动态平衡。而当活性氧浓度失常往往伴随着疾病的发生。高浓度的活性氧会导致DNA和蛋白质的氧化损伤,甚至会导致癌症、心血管疾病、神经系统退行性疾病和衰老等。超氧负离子的快速、可靠、灵敏、实时动态检测对于相关病理研究、疾病诊断和健康筛查具有重要意义。但由于超氧负离子半衰期短,活性高,易与生物环境中其他小分子发生反应等问题,要想实现超氧负离子实时动态检测极具挑战。目前检测超氧负离子的方法得到一定的发展,但仍不足,其中电子自旋共振捕获法,需要昂贵的设备和相应的捕获剂。分光光度法操作简单,成本低,但检测限、灵敏度和抗干扰能力有待提高。化学发光法是另一种易于操作和快速检测的方法,可用于活性氧的痕量分析,然而,它需要开发一种专用荧光素。荧光光度法可以提供细胞内目标分子的时空信息检测,但灵敏度和选择性不足。与上述方法相比,电化学分析法由于能在复杂系统中快速进行实时检测,被认为是最有前途的测定超氧负离子的方法。但电化学分析方法中,构建具备生物相容性、高催化活性及灵敏的检测平台,是超氧负离子原位检测的关键。本文拟从过渡金属磷酸盐中寻找具有特异催化性能的模拟酶作为活性中心,利用网络结构的碳材料和具备生物相容性的天然高分子材料构建具备高催化活性、高灵敏度、选择性好的传感材料,搭建易于电解液扩散和活细胞生长的微环境,构筑理想的传感界面,实现原位、实时、动态、准确地检测细胞释放的超氧负离子这一目标。全文主要内容如下:1、通过静电纺丝技术制备了具有潜在生物相容性的磷酸铁纳米纤维,为了进一步提高磷酸铁的电导率和改善其微观结构,通过引入还原氧化石墨烯对碳纤维进行三维网状裁剪及形貌调控,制备了柔韧的纳米纤维。该复合纤维构建的电化学传感器用于超氧负离子的检测,在0.5 V测试条件下,其灵敏度达到9.6μA·μM^-1·cm^-2,最低检测限达到9.7 nM（3倍信噪比）,响应时间约为1.6 s,线性范围为10 nM～10μM。由于其低检测限和快速响应时间,可以用于灵敏检测药物刺激下癌细胞（HeLa）和正常人脐静脉内皮细胞（HUVEC）释放的超氧负离子。2、为了构建易于细胞吸附生长的电化学传感界面,利用壳聚糖限域生长纳米磷酸锰,制备了由纳米线编织成的蓬松微球。其独特的三维多孔网络结构,有利于电解液的扩散,镶嵌在微球中的2～3 nm的磷酸锰体现了高的选择催化活性,而壳聚糖本身又提供了优异的生物相容性,因而我们设计的传感器不仅展示了高灵敏度1.6μA·μM^-1,较低的检测限9.4 nM（S/N=3）,而且可以有效的用于细胞释放超氧负离子的原位检测。3、通过化学和物理方法处理细菌纤维素凝胶,将其剥离成超薄片状纳米纤维网络,通过氢键作用将单链DNA与细菌纤维素结合,并锚定锰离子,构建了由二维平面结构卷曲的类石墨烯微球,其独特的结构展现了优良的电化学性能,探讨了我们设计的BC@DNA-Mn₃（PO₄）₂基传感器实现了对超氧负离子检测的可行性分析。