生理活性物质可直接或间接参与中枢神经系统的生理和病理过程,因此建立一种对生理活性物质的实时检测和监测的方法在生理病理学方面十分重要。但由于人体神经中枢异常复杂,使实现生理活性小分子的高选择性检测成为巨大挑战。电化学传感技术由于具有高灵敏性、高时空分辨率、易于实现实时传感等特点使其在生命科学领域的应用非常具有潜力。在电化学的分析中,电极的表面结构是控制和影响分析性能的关键元件。为此,深入探究碳材料的表面结构十分重要,因为碳材料的物理化学性质很大程度受到其表面存在的化学物种的影响,表面化学物种会影响碳材料电极的催化活性、电化学稳定性和吸附活性,而电极的分析性能和应用范围都是由表面的理化性质所决定。鉴于此,本研究基于玻碳电极(GCE)的表面设计,在探究表面结构与电催化性能关系的基础上,以待测目标物质为依据合理设计并构筑了多种传感界面,旨在建立和发展检测生理活性小分子(DA和AA)的新原理和新方法。具体工作如下:一、利用电化学方法恒电位电解氧化含氮前体物质(氨基甲酸铵、氨基磺酸铵、氨基酸)、不同pH的PBS和0.1M NaOH溶液,一步完成对玻碳电极表面的电嫁接修饰,向电极表面共价键合不同带电性质的掺杂官能团:氨基、磺酸基、羧基以及其他含氧官能团。利用光谱学手段和多种电化学技术表征电极表面形态结构和电化学性能,综合比较并评价了不同功能化电极表面的电化学性能。二、以抗坏血酸(AA)、多巴胺(DA)、3,4-二羟基苯乙酸(DOPAC)为电化学探针,探究了不同功能化电极的电化学传感性能。1、生理活性条件下,引入胺基的胺基功能化GCE,可实现对DA和AA的选择性检测。引入磺酸基的磺酸基功能化的GCE可用于选择性检测DA分子,实现DA的高灵敏检测。同时,其对DOPAC的电催化氧化性能很弱,减小了DOPAC对DA产生的严重干扰。引入羧基的羧基功能化的GCE在弱酸性条件下可以选择性检测DA。2、不同pH的PBS电嫁接修饰的电极表面结构和电催化性能有明显差异:在pH 7的PBS中处理的GCE对DA表现出显著的电催化性能,适用于选择性检测DA;在Na OH中处理的GCE对AA的电催化氧化作用较强,可用于选择性检测AA;在pH 4.5的PBS溶液中处理的GCE的电化学传感性能与氨基酸溶液处理的GCE相似。实验表明,随着前体溶液pH的增加,得到的功能化电极对DA的电催化性能逐渐减小,详细原因和作用机理需要后续深入探究。