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生物分子的界面组装及其界面行为是构建生物传感、生物分子电子器件和生物燃料电池的关键，其中通过溶胶-凝胶方法构建上述器件是一个重要的发展方向。溶胶-凝胶过程可在室温下进行，适合用于固定大部分生物分子及其它的纳米粒子。而且通过该过程制得的溶胶凝胶膜具有化学惰性，亲水性好，热稳定性好和生物相溶性好等优点。传统的溶胶-凝胶过程比较复杂、耗时。更重要的是，制备过程中会产生对生物分子有害的副产物-乙醇。因此，发展简单的无醇溶胶凝胶过程具有重要意义和良好的应用前景。
我们在本实验室之前提出的将电化学诱导化学反应实现二氧化硅及生物分子在电极表面的固定化概念的基础上，进一步改进反应体系，提出了一种通过无醇溶胶-凝胶过程一步法将生物分子等直接固定于三维二氧化硅膜内的电化学新方法。该方法以水溶性硅酸盐替代正硅酸乙酯，可有效消除乙醇对拟包埋生物分子活性的影响。在含有生物分子的氟硅酸铵溶液中，利用电化学方法产生的氢氧根离子催化氟硅酸根离子水解，同时产生的氢气泡作为材料生长的动态软模板，从而在电极表面生成包埋了生物分子的三维多孔二氧化硅膜结构材料。利用扫描电子显微镜(SEM)对材料的形貌和结构进行了表征，证明其三维多孔性，同时测定了多孔二氧化硅膜的形成速度为1.37 nm/s。随后，用辣根过氧化物酶(HRP)作为模型分子，考察了被包埋HRP生物活性的保持情况。结果表明：利用本章提出的方法能很好保持被包埋酶等生物分子的活性，所构建的生物传感器对过氧化氢(H2O2)响应的线性范围为0.02-0.2 mM(线性相关系数：0.9934)，最低检测限为3μM，表观米氏常数(Kmapp)为0.88 mM，响应时间很短(5 s以内)。上述结果表明，我们提出的电化学诱导溶胶-凝胶过程一步法固定酶的新方法将对生物传感、生物催化以及生物燃料电池的构建提供有效的技术。