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石墨烯作为一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,在生物传感应用领域受到了人们的广泛关注。本论文根据石墨烯或氧化石墨烯特殊的高比表面、高催化和多活性位点等性能,制备了一系列基于石墨烯或氧化石墨烯及其复合材料的修饰电极,并将修饰电极应用于过氧化氢(H2O2)和寡聚核苷酸序列的电化学检测,构建了三种新型的电化学传感器。主要包括以下三方面的内容:(1)采用共价固定法将氧化石墨烯(GO)固定于玻碳电极表面,随后将电极循环浸泡K4[Fe(CN)6]和Fe Cl3溶液在氧化石墨烯表面上现场生成普鲁士蓝(PB),再直接电还原GO得到还原态的氧化石墨烯(EGR),并覆盖上稳定的Nafion层,制备了电活性普鲁士蓝-石墨烯修饰电极(Nafion/PB/EGR/GCE)。在酸性介质中采用循环伏安法和电流-时间法研究了修饰电极对H2O2电催化性能。结果显示,在最佳电位条件下,Nafion/PB/EGR/GCE对过氧化氢具有良好的电催化性能,催化电流与过氧化氢浓度在5.0×10-6 mol/L~1.0×10-3 mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限达2.0×10-6 mol/L(S/N=3)。选择性实验表明抗坏血酸(AA)、多巴胺(DA)、柠檬酸和葡萄糖等共存物对传感器响应不存在干扰,显示出良好的选择性。(2)通过现场还原吸附在DNA修饰电极上的GO构建了一种新型的阻抗型DNA电化学传感器。首先将末端修饰有巯基的探针DNA(S1)固定在金电极表面,再通过GO与单链DNA碱基之间的π-π堆积作用,将GO材料吸附在S1上,最后,用硼氢化钠化学还原GO得到了具有优良导电性的还原态氧化石墨烯(r GO),使电极表面的电化学阻抗值大大减小,从而降低了传感器的背景响应。当传感器与目标链杂交形成稳定的双螺旋DNA,导致r GO从电极表面脱落,从而阻抗增大。杂交实验表明该传感器用于目标DNA的定量检测,阻抗变化值与目标DNA浓度在1.0×10-15 mol/L~1.0×10-9mol/L范围内有良好的线性关系,检测限为2.9×10-16 mol/L。选择性实验表明该传感器能有效识别互补序列、单碱基错配、三碱基错配和非互补序列,显示出良好的选择性。(3)利用自组装技术将带有巯基的探针DNA固定在裸金电极表面,然后将氧化石墨烯自组装于DNA修饰界面,进一步在氧化石墨烯表面以对苯二酚为还原剂现场生成电活性纳米银,制备了一种基于氧化石墨烯-纳米银复合材料为电化学信号探针的DNA传感器。采用扫描电镜(SEM)对传感器构建过程中的电极表面形貌进行了表征。以[Fe(CN)6]3-/4-为探针,采用CV和EIS考察了传感器的层层组装过程。当传感器与目标DNA杂交形成双链DNA后,氧化石墨烯-纳米银复合物从电极表面脱落,造成传感器信号衰减。采用差分脉冲伏安法(DPV)考察了传感器对目标DNA的分析性能,结果表明电极的峰电流与互补序列浓度在1.0×10-14 mol/L~1.0×10-8 mol/L范围内呈良好的线性关系,检测限达5.6×10-15 mol/L,选择性实验表明传感器对互补序列、单碱基错配、三碱基错配和非互补序列具有很好的识别能力。