單顆粒碰撞電化學是近年來興起的一種電化學分析新方法，基于溶液中做布朗運動的顆粒與超微電極的碰撞實現對單個顆粒電化學信號的獲取，不僅可以提供納米限域尺度下顆粒的本征電化學信息，也能對顆粒的濃度、尺寸等一系列物化性質進行研究。此外，單顆粒碰撞電化學可實現待測物的原位、高通量分析，并有望將檢測限降至單體水平，在高靈敏度分析檢測領域具有廣闊的應用前景。

在本論文第一章我們系統地闡述了單顆粒碰撞電化學的機理以及相關的研究進展，并介紹了水環境中汞離子含量檢測以及紅細胞一氧化氮（nitric oxide，NO）代謝行為研究的現實意義。

在第二、三章節中，基于單顆粒碰撞電化學的原理分別提出了水環境中汞離子超靈敏檢測新策略及紅細胞NO代謝行為研究新方法。

在第二章中，我們基于單顆粒碰撞電化學，利用DNA中的聚胞嘧啶堿基（poly-cytosine，poly-C）與銀納米顆粒（Ag nanoparticles，AgNPs）之間的配位作用制備了AgNPs-DNA復合物，并通過汞離子與DNA鏈中的胸腺嘧啶（Thymine，T）之間的T-Hg2+-T配位作用誘導AgNPs-DNA復合物團聚進行水溶液中汞離子的檢測。基于AgNPs-DNA復合物在Hg2+誘導團聚前后與超微電極碰撞過程中的碰撞頻率與氧化電量的變化，實現了雙模式自驗證的Hg2+傳感，提升了檢測準確度，并成功應用于實際水樣中汞離子的定量。

在第三章中，我們以紅細胞作為代謝行為的研究對象，并自制了尺寸可控的微電極，通過外源性提供亞硝酸鹽對紅細胞與其產生的NO代謝產物進行了研究。擴展了單顆粒碰撞電化學在單細胞碰撞檢測上的應用，建立了單個紅細胞NO代謝行為研究的新方法。

具體研究內容如下所述:

（1）制備了尺寸均一的AgNPs，通過線性伏安掃描和單顆粒碰撞電化學研究了AgNPs的電化學氧化行為。利用poly-C DNA修飾AgNPs制備了AgNPs-DNA復合物，并通過抗鹽團聚實驗、Zeta電位、動態光散射等表征手段證明AgNPs-DNA復合物的成功制備。隨后通過掃描電子顯微鏡、紫外可見分光光度法和動態光散射表征證明了汞離子對AgNPs-DNA復合物的團聚誘導行為。基于不同汞離子濃度誘導AgNPs-DNA復合物團聚程度的不同，通過分析AgNPs-DNA復合物在碰撞電化學實驗中碰撞頻率與氧化電量的改變，實現了汞離子的精確定量，檢測范圍為0.025-25 n M，檢測限為0.025 nM。此外，我們證實了該方法在一系列干擾金屬離子存在下對汞離子檢測的良好選擇性。最終將此方法成功應用于實際水樣的檢測，證明了該方法的實際應用潛力。

（2）制備了尺寸可控的碳微電極，并在含二茂鐵甲醇的氯化鉀溶液中通過循環伏安掃描對自制微電極進行電化學表征，證實了自制微電極的成功制備。我們通過對紅細胞修飾玻碳電極在外源性亞硝酸鹽存在的條件下進行循環伏安測試，研究了紅細胞與亞硝酸鹽的代謝產物。接著使用自制的微電極進行碰撞電化學實驗研究了單個紅細胞在亞硝酸鹽存在情況下的NO代謝行為，通過統計分析計時電流曲線上的電化學信號實現了群體紅細胞NO代謝行為的分布研究。本工作基于單細胞碰撞電化學技術，對群體紅細胞NO代謝行為的異質性進行了高通量分析，提出了一種代謝行為研究的新方法，為代謝相關健康問題提供了理論基礎。