生物传感技术是一个由生物、化学、材料、医学、物理等多种学科相互渗透形成的研究领域。生物传感器具有选择性高、分析速度快、操作简易和仪器价格低廉等特点，在临床诊断、环境监测、食品工业等方面得到了高度重视和广泛应用。开发稳定的、能够保持生物活性的固载材料来实现氧化还原蛋白质的直接电化学是非常必要的。本论文以介孔材料、层状材料以及离子液体基溶胶凝胶材料作为蛋白质载体构建了稳定性良好的电极，并对其性质及其在第三代生物传感器的应用方面做了研究。具体内容如下：（1）以层状钛酸盐剥离的二氧化钛片为重构层状材料的前体，基于带负电荷的二氧化钛纳米片和电正电荷的HRP分子的静电组装，成功地构建了HRP-TNS酶电极。XRD结果表明HRP以单分子层的方式嵌入到二氧化钛层状结构中。嵌入到二氧化钛层状结构中的HRP不仅保持了自身的天然构像并且能够和电极之间实现直接电子转移。此外，HRP-TNS电极对H₂O₂表现出很好的催化性能，能够检测2.1×10^-6到1.85×10^-4M浓度范围内的H₂O₂。HRP-TNS电极具有很好的重复性和稳定性。使用二氧化钛片作为蛋白质的载体构建生物传感器，为制备出新颖的生物传感器提供了一种方法和途径。（2）基于前期使用二氧化钛片制备固载HRP的层状材料并成功构建了第三代生物传感器的研究，使用Mb与二氧化钛片进行组装，形成Mb嵌入的层状二氧化钛的复合物（Mb-TNS composite）修饰电极。高分辨透射电镜和X射线衍射实验表明Mb是以单分子层形式嵌入到二氧化钛层状结构中的。紫外可见光谱和红外光谱实验表明嵌入的Mb仍然保持了其天然构像。循环伏安技术研究了嵌入在二氧化钛层状结构中的Mb在电极表面上的直接电子转移行为，并详细地讨论了固载的Mb与电极表面电子转移的可能机理。相对于其他的Mb修饰电极，Mb-TNS电极对过氧化氢的催化具有宽的浓度检测范围(2×10^-6到1.6×10^-4M)，很低的检测限（0.6μM），很小的米氏常数（137μM），这些都说明Mb-TNS电极对过氧化氢具有优良的电催化性能。层状材料对于固载于其中的生物分子具有很好的保护作用，本论文使用电化学方法考察Mb-TNS电极的稳定性（热稳定性和pH稳定性）。实验结果表明，Mb-TNS电极在pH 2.2的高酸性条件下仍然能够实现对H₂O₂的电催化；Mb-TNS电极在85℃的高温下加热20分钟后仍然保持了其92％的原始活性。（3）通过双孔径介孔硅（BMS）和壳聚糖杂化膜来固载Hb成功构建了Hb／BMS／CS电极。Hb／BMS／CS电极在除氧的pH 7.0的PBS缓冲溶液中于-0.32V（vs．Ag／AgCl）处表现出可逆的氧化还原峰，对应于血红蛋白中铁原子与电极表面间的直接电子转移过程。相对于不存在BMS的Hb／CS电极，Hb／BMS／CS电极对H₂O₂表现出更明显的直接电化学信号，这表明BMS的存在能够促进Hb的直接电子转移行为。此外，相对于不存在BMS的Hb／CS电极，Hb／BMS／CS电极表现出更好的电化学催化性能，如宽检测范围，低检测限，高灵敏度。由此，表明这与BMS的双孔径结构有关，即BMS大于Hb尺寸的大孔结构为Hb提供了高固载量和适宜的微环境，有利于多层Hb参与直接电子转移过程，同时，BMS小于Hb尺寸的小孔结构为H₂O₂提供了“传输通道”，有利于H₂O₂在膜内的扩散。（4）基于离子液体的独特性质和溶胶凝胶工艺的特点，将离子液体与溶胶凝胶通过简单的物理混合，制备了物理包埋[BMIM][BF₄]离子液体的溶胶凝胶修饰电极（[BMIM][BF₄]／Gel／Au）；通过[PMIM][PF₆]离子液体硅烷化试剂，将[PMIM][PF₆]离子液体共价修饰到凝胶骨架上，制备了共价[PMIM][PF₆]离子液体基溶胶凝胶修饰电极（[PMIM][PF₆]-Gel／Hb／GC）。本论文分别对这两种离子液体基溶胶凝胶修饰电极的电化学性质作了研究，发现相对于裸Au电极，Fe（CN）₆^3-在[BMIM][BF₄]／Gel／Au电极上峰位负移，并且在多圈扫描条件下，电极上有普鲁士蓝生成；相对于裸GC电极，Fe（CN）₆^3-在[PMIM][PF₆]-Gel／GC电极上的氧化还原被明显的抑制了。使用循环伏安技术以及光谱技术，对[BMIM][BF₄]／Gel／Au、[PMIM][PF₆]-Gel／Hb／GC电极表现出的电化学行为作了解释。此外，本论文还尝试了以共价[PMIM][PF₆]基溶胶凝胶（BMIM][PF₆]-Gel）为载体固定Hb构建了蛋白质修饰电极，发现固载到[PMIM][PF₆]-Gel中的Hb能够在电极表面实现很好的直接电子转移，并能够催化H₂O₂，催化电流在10-70μM范围内与H₂O₂浓度成正比。从而为构建了第三代生物传感器提供了一个新的平台。