电化学传感器具有设计简单、价格低廉、灵敏度高、携带方便、易于微型化和自动化等优点。本论文发展了基于酶-金纳米簇和电活性氨基酸材料的电化学传感器,并应用于环境毒物以及癌症诊断和转移标志物的检测。(1)发展了一种基于电活性酪氨酸检测有机磷毒剂的电化学方法(第二章)。将有机磷毒剂敏感的电活性酪氨酸修饰于磁性颗粒表面制得FeR3ROR4R@Tyrosine,利用酪氨酸被有机磷毒剂磷化后失去电活性的现象,借助磁性电极跟踪酪氨酸结合有机磷前后的电信号变化,实现对血液中有机磷含量的高灵敏检测。该FeR3ROR4R@Tyrosine综合了磁性颗粒易于分离、酪氨酸的不可逆氧化、酪氨酸-有机磷结合物的高稳定性等特点,所建立的检测方法实现了对血液中有机磷毒剂的简单、快速、特异的检测,其检测限可达0.016 nM。(2)通过蛋白质生物矿化技术制备了生物蛋白酶-金纳米簇复合物,提出了一种借助金纳米簇改善生物酶的催化活性的新途径(第三章)。鉴于生物酶的催化活性位点常位于其蛋白质深部,本文将AuP3+P引入到常见酶蛋白的通道中,并通过酶表面或内部还原性氨基酸原位还原AuP3+P形成金纳米簇通道,以提高生物酶的催化活性。实验采用了比色法对三种常见酶活性及其反应动力学进行了系统研究。结果表明,与相应的生物酶比较,由此制得的酶-金纳米簇不仅获得了更高的催化活性,而且获得了更高的反应底物亲和性。该方法为改善生物酶活性提供了新的思路,可望进一步扩展酶的催化应用范围。(3)建立了一种超灵敏的“三明治”型电化学传感技术用于检测血液中低含量的游离mi RNAs(第四章)。采用碱性磷酸酶原位合成金纳米簇制得碱性磷酸酶-金纳米簇复合物,用以标记DNA检测探针,进而通过与磁颗粒负载的DNA捕获探针捕获的目标miRNA杂交,形成“三明治”型的核酸复合物,然后,引入DNA连接酶将与目标链互补的两个DNA探针连接,一方面,借助碱性磷酸酶-金纳米簇中碱性磷酸酶催化水解磷酸化抗坏血酸得到还原性产物,另一方面,利用其中金纳米簇催化银沉积反应以实现银信号的放大,并结合磁性电极对银信号的输出,建立了一种超灵敏检测血中miRNAs的电化学传感器。研究表明,DNA连接酶的使用,不仅提高了磁性电极表面DNA探针对大量银沉积的承受能力,以最大限度地获得了银沉积放大信号,而且借助连接酶对匹配核酸序列的连接选择性,使精确定量单碱基突变miRNA成为可能。由此建立的基于银催化沉积的电化学传感方法突破了短链miRNAs的检测瓶颈,实现了血液中miRNA的超灵敏检测(检测限达到21.5 aM),可望用于癌症的检测诊断及其转移的预警。