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纳米尺度上的生物电分析是当今电分析科学领域研究的前沿及发展方向，是各国关注的研究热点，其研究重点包括纳米生物材料的制备、纳米器件的制备和在生物医学中的应用以及单分子检测等。本论文围绕纳米材料在电分析方面的应用，首先开展了碳纳米管豆荚这类结合被填充的分子和碳纳米管两者优势的一维纳米材料的电化学性质及其在传感器构筑方面的研究；随后为解决碳纳米管豆荚的不溶性和不易功能化给制备生物传感器方面带来的困难，着手于新型的一维无机纳米材料--Mo6S9-xIx纳米线在构筑生物电化学传感器方面的应用研究，并取得了一些创新性的成果。本论文的研究内容主要包括以下几个方面：
第一，研究了C60/C70@SWNTs的电化学性质：在乙腈溶液中，以高氯酸四丁基铵作为支持电解质，将富勒烯纳米豆荚通过滴涂法修饰在玻碳电极表面，首次观察到了富勒烯纳米豆荚管中富勒烯分子的可逆电化学还原。研究表明在该体系中支持电解质及溶剂的选择对管中富勒烯是否表现出电化学活性有着决定性的作用，同时也证明了管内填充的客体分子依然保持着良好的电化学活性，SWNTs在该体系中充当了纳米导线的角色，有效实现了管中富勒烯与电极表面的电子传递，为进一步结合客体分子的优良氧化还原性质和碳纳米管的电子性质进行电分析化学传感器的研究奠定了基础；
第二，进一步研究了Fc@SWNTs在水溶液中的电化学性质，在LiClO4水溶液中观察到Fc/Fc+的可逆氧化还原峰，说明管内填充的Fc与上一体系中的富勒烯一样保持着良好的电化学活性。对比了用新型凝胶法制备的修饰电极(Fc@SWNTs-Gel/GCE)和上一体系中使用的传统滴涂法制备的修饰电极(Fc@SWNTs/GCE)的电化学性质，Fc@SWNTs-Gel/GCE呈现出更好的电化学稳定性和可逆性。研究发现该凝胶修饰电极对H2O2表现出双向电催化功能，因此提出了利用碳纳米管内二茂铁对双氧水的电催化反应，对双氧水进行检测的方法，构筑了Fc@SWNTs-Gel/GCE的双氧水传感器，该传感器的测定限为5μM，在5μM～0.5mM(R2=0.997)以及0.5mM～4.8mM(R2=0.995)两段范围内呈良好线性。该工作不仅仅展现了Fc@SWNTs作为一种新型纳米材料所具备的良好性质，同时也为该材料将来应用于生物传感器和燃料电池领域的研究打下了基础。
第三，以细胞色素c(Cytc)为模型蛋白分子，构筑了两种基于Mo6S9-xIx纳米线(MoSINWs)的传感器对其进行信号放大检测：其一是利用MoSINWs的S-Au键将其固定在金电极表面，使得电极表面形成一个带负电荷的界面，随着溶液中被测蛋白质的结合电极表面的电荷荷电性逐渐改变，因此对溶液中带负电荷的氧化还原探针([Fe(CN)6]3-/4-)由排斥到吸引，从而改变界面的电子传递电阻，随后以电化学交流阻抗法(EIS)来检测溶液中蛋白质的电化学传感器；其二是利用MoSINWs与Cytc结合能够增强Cytc的紫外可见吸收，通过紫外可见光谱(UV-Vis)的方法进行信号放大检测的光化学传感器。Cytc和MoSINWs之间的相互作用在共振光散射(RLS)和扫描电子显微镜(SEM)表征中被进一步确证，随后通过显微红外(Micro-FTIR)和X-射线光电子能谱(XPS)的方法对该相互作用进行了研究。以上研究说明MoSINWs这种新型的纳米材料为进行蛋白质分析提供了更灵敏的电化学和光谱学方法，有望成为蛋白质分析及生物传感器构建的良好材料。
第四，利用Mo6S9-xIx纳米线中所带有的端基硫原子与含有巯基的蛋白质之间的相互作用以及抗原抗体间的特异性相互作用，构筑了抗雌甾酮抗体(anti-estroneIgG)与MoSINWs及雌酮(Estrone，E1)自组装形成的纳米电路，采用电化学手段实现了对雌酮的高灵敏免疫检测。这个无需标记的定量检测方法是通过[Ru(NH3)6]3+/2+氧化还原电对电化学响应的变化来记录电极表面纳米电路上结合的雌酮的量，从而实现对溶液中雌酮的间接检测的。该纳米电路的构成，为微量半抗原雌酮的检测提供了一个信号放大的传导路径，使得应用电化学技术来检测该物质的测定限达到了0.2PgmL-1。该MoSINWs今后还可以用来和巯基蛋白、DNA或者半导体纳米颗粒组装构筑具有超精细结构生物传感、基因芯片等装置，在电学、光学、纳米器件等方面都将具有广阔的应用前景。