研究蛋白质与电极之间的直接电子传递具有重要的理论和实践价值。蛋白质与电极表面的紧密接触将引起蛋白质的结构和功能发生重要改变，对电极或蛋白质进行修饰，可以改善蛋白质的直接电子传递性质。碳纳米管与二氧化锆纳米粒子能够为固定在其上的蛋白质分子提供一个类似于其天然系统的微环境，给蛋白质分子更自由的取向，因而降低了蛋白质分子壳层直接电子传递的绝缘性质，并通过纳米粒子通道加速其电子传递过程。本论文就蛋白质分子在纳米粒子上的固定、电子传递和传感应用开展了如下工作：（1）碳纳米管增强蛋白质在低导电基质上的直接电子传递及其传感研究研究了血红蛋白（Hb）在聚氨酯薄膜（PUE）上的固定及其直接电化学性质。聚氨酯是一种成膜性和稳定性较好的高分子材料，但其导电性和渗透性较差。红外光谱研究表明，固定在PUE膜中的Hb分子保持了其天然活性，在上述体系中加入碳纳米管，红外光谱结果显示Hb分子仍有特征峰出现。Hb／PUE修饰石墨电极在0.1 mol／L，pH 7.0磷酸盐缓冲溶液（PBS）中循环扫描，可得到一对氧化还原峰，但峰电流较小，Hb／PUE／MWNTs修饰石墨电极在上述体系中循环扫描，其循环伏安图出现一对稳定且峰形较好的氧化还原峰，峰电流增加4倍，式量电位E^0’=-334 mV（vs Ag／AgCl）。随着溶液pH的增加，氧化还原式量电位与溶液pH值成一直线关系，斜率为-54.47 mV／pH（R=0.993）。对比可知，纳米TiO₂和ZrO₂的加入使得峰电流比不加纳米粒子分别增加1.5和2.5倍。扫描电子显微镜（SEM）结果显示，添加碳纳米管的Hb／PUE膜是一种表面清洁、粒径均一、多孔的网状结构，使得Hb／MWNTs／PUE／PG修饰电极表现出稳定、灵敏的电化学响应。利用此修饰电极检测NO₂^-，可以得到较灵敏的电化学响应，检测线性范围为0.08-3.6 mmol／L，检测限为6.8μmol／L。（2）葡萄糖氧化酶在二氧化锆纳米粒子上的固定与生物传感研究了固定在二氧化锆纳米粒子（ZrO₂）修饰裂解石墨电极（PG）上葡萄糖氧化酶（GOD）的直接电化学行为和电催化性质。分别采用带正电性或带负电性的铂胶溶液（Pt-PLL和Pt-PVA）和不带电荷的DMSO溶液来制备ZrO₂纳米粒子修饰电极，发现纳米粒子的带电性对酶的直接电子传递性质有显著的影响。研究了各种电极的式量电位、蛋白质吸附量和电子传递速率。实验表明由ZrO₂纳米粒子、金胶和PVA混合修饰的GOD电极表现出最快的电子传递速率和最小的式量电位E^0’。固定在ZrO₂／Pt-PLL和ZrO₂／Pt-PVA纳米粒子上的葡萄糖氧化酶分子能保持它的生物活性和天然结构，对葡萄糖有较好的电催化响应，而在ZrO₂／DMSO和ZrO₂／DDAB修饰的电极中没检测到GOD的活性。（3）细胞色素P450 2B6在二氧化锆纳米粒子修饰电极上的电化学行为将二氧化锆纳米粒子与Pt-PLL混合后固载细胞色素P450得到的修饰电极具有比较好的电化学信号，使得P450与电极之间的直接电子传递速率增大。纳米ZrO₂粒子与Pt-PLL都起到了增强电子传递的作用，固定化CYP2B6对氧气表现出优良的电催化信号，通过向缓冲溶液中加入抗癌药物利多卡因可以促使这种电催化氧还原的反应更明显，采用安培法可以构建一种针对P450底物的药物检测传感器。