基于葡萄糖氧化酶（GOx）和普鲁士蓝（PB）的级联电化学生物传感膜被广泛用于葡萄糖检测。其灵敏度很大程度上依赖于催化剂空间分布以及PB/膜电极/电解液三相反应界面性质。然而，膜电极表面惰性和纳米材料易团聚等因素为其结构的精确设计和调控带来了巨大挑战。另外，实际检测体系非靶标物质对电极的污染会影响检测精度和使用寿命。基于上述挑战，本研究利用贻贝仿生涂层对三维（3D）膜电极进行改性以优化生物传感膜的空间构型并实现传感界面纳米尺度可控设计，从而强化传质和电子传递以实现高性能葡萄糖传感。另外，PB多酶活性能够赋予传感膜原位自清洁能力以实现膜污染高效清洗，从而促进更可持续的分离传感过程。具体研究内容如下： （1）构建基于单宁酸/3-氨丙基三乙氧基硅烷-铁离子（TA/APTES-Fe3+）三元涂层的新型酶膜生物传感平台，利用涂层上的Fe3+和TA分别实现PB原位有序组装以及GOx高效稳定固定化。靶向合成可以避免PB团聚并降低其对酶固定化过程的影响，以提高载酶量。同时涂层对膜电极的修饰使催化剂的分布模式从传统的层层纵向分布转变为3D均匀分布，且赋予其邻域效应。研究发现，催化剂与电极之间的强界面耦合及其优异的空间分布显著提升了电子传递效率以及分析物对活性位点的可及性，使灵敏度可以达到13.6 μA/mM，比共混法沉积PB制备的生物传感膜（0.7 μA/mM）提高了约19.3倍。此外，基于该策略优越的定制特性，通过调控PB粒径和TA/APTES涂层纳米结构阐明了PB/膜电极/电解液三相传感界面的构效关系。研究发现，高性能电化学传感界面的设计需要综合考虑其微结构变化对酶固定化、分析物传质以及电子传递过程的影响。 （2）利用生物传感膜上GOx-PB级联催化反应实现了污染膜自清洗，以葡萄糖作为引发剂探究其清洗效果以及传感性能恢复情况。研究发现，在酸性条件下，PB发挥过氧化物酶活性，但较低的氧化还原电位会使其淬灭自由基，不利于污染物降解，通量恢复率只有69% 左右。而在中性条件下，PB发挥过氧化氢酶活性催化H2O2原位产生氧气，微气泡对膜面的剪切和冲刷作用可以松动污染层，但无法实现污染物从膜表面的完全释放，通量恢复率也仅有71%左右。然而，PB在中性条件下容易分解使膜表面产生未配位的Fe2+，可以赋予传感膜类芬顿催化功能，同时氧气对污染层的疏松作用能够增加自由基对污染物的可及性，中性条件下清洗后再酸性条件下清洗的组合模式可使膜的纯水通量恢复至99%左右。因此，发挥PB多酶活性之间的协同作用大大提高了清洗效率。