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进入新世纪以来,社会发展异常迅速,人们的物质生活水平快速的提升,健康问题越来越被人们重视。但越来越高的癌症等疾病发病率严重地威胁到人们的健康。疾病的早期诊断与治疗可以极大的提髙患者生存率,因此急切需要发展检测技术用于疾病诊断。另一方面,疾病相关的标志物,例如核酸与蛋白质,它们在体内的浓度是极低,使得不能通过普通的方法对相关的标志物进行检测定量。电化学生物传感器是一种将生物分子识别技术与电化学响应相结合,将物理化学信号转换成电信号并记录下来的检测平台。其结构简单、稳定性好、灵敏度髙、成本低廉、易于实现便携性检测的优势让电化学生物传感器在疾病检测领域受到极大青睐。本论文引入核酸扩增技术,结合功能化的纳米材料和生物酶辅助构建电化学生物传感器,以实现对于目标物的高特异性、超灵敏检测。具体内容如下:1.一种基于新颖的主客体识别辅助策略实现原位产生信号用于DNA检测的电化学生物传感器研究为了实现传感器的灵敏度提升,该章节首次基于切口酶信号放大策略（nicking enzyme signal amplification,NESA）和Pt&Pd-MoS2纳米材料,引入色氨酸标记的DNA（Trp-DNA）,甲基紫精(methylviologen,MV2+)和葫芦脲[8]（cucurbit[8]uril,CB[8]）的新型主客体识别技术用于构建口腔癌基因检测的生物传感器。本文中采用了一个含碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）和互补链的Au NPs生物共轭物作为信号探针,在NESA的作用下实现目标物转化扩增而得到带有Trp标记的S3片段,S3片段可以通过主客体识别固载于提前修饰CB[8]和MV2+复合物的电极表面,随后继续与信号探针上的互补链杂交从而实现信号探针固载,信号探针上碱性磷酸酶能催化底液中的1-萘磷酸（1-naphthyl phosphate monosodium salt monohydrate,NPP）原位生成具有电活性的物质（1-萘酚）,并且在Pt&Pd-MoS2纳米材料催化下得到明显的峰电流。在目标物循环和高效的碱性磷酸酶催化帮助下,构建的生物传感器对目标DNA展现出良好的线性范围(10 fmol·L-1到10nmol·L-1)。所提出的方法的优异表现让其具有在生物医学研究和临床诊断使用的潜力。2.基于滚环扩增和链霉亲和素-生物素结合系统用于PDGF-BB检测的电化学生物传感器研究在这项工作中,基于滚环扩增（rolling circle amplification,RCA）和链霉亲和素-生物素结合系统,我们成功地构建一个适体传感器用于检测血小板衍生生长因子-BB（platelet-derived growth factor-BB,PDGF-BB）。在检测过程中,PDGF-BB首先被特殊设计的双发夹适体链（dHP）识别结合,在此时释放出dHP原本封闭的部分,然后用生物素标记的引物链可以与dHP的释放的部分杂交。在T4 DNA连接酶和Phi29 DNA聚合酶的作用下,RCA开始工作。在链聚合的过程中,目标物被挤出以实现PDGF-BB循环。通过适体识别和RCA,PDGF-BB的信号转化为用生物素标记的长链核酸并放大。输出的生物素标记长链核酸可以固定在用链霉亲和素预先修饰的电极上。另外,通过添加与长链核酸互补的引物互补链,经链霉亲和素-生物素结合固载的单链DNA可被聚合成双链,并进一步增加亚甲基蓝（methylene blue,MB）的吸附固载量,使得电化学信号得到进一步放大。其对目标物的检测范围为1 pmol·L-1至10 nmol·L-1,检测限为0.39 pmol·L-1。并且在复杂缓冲中具有良好的选择性和适用性,显示出其在实际应用中的潜力。3.一步signal-on型电化学生物传感器用于目标的灵敏检测:通过目标循环和熵驱动的DNA walker进行信号放大及时准确地检测DNA对遗传病诊断具有重要意义。在这项工作中,我们基于teohold连置换的DNA Walker的放大技术设计了一个电化学生物传感器,一步操作实现对目标DNA的信号检测。我们在玻碳电极（GCE）上构建了整个生物传感器,并将HIV DNA作为模型来研究其性能。在目标HIV DNA存在的情况下,固定发卡1（FH1）被HIV DNA打开,导致摆臂链（swing arm）的一条腿,可以通过识别FH1中暴露的toehold区域然后杂交而固定。发卡链1（H1）也会与FH1杂交,目标物HIV DNA通过链置换反应被H1挤下并释放,实现目标循环。此时,生物传感器表面附近的摆臂链的局部浓度显著增加,临位诱导反应得以发生,摆臂链的另一条腿将可以打开固定发卡2（FH2）并暴露出二茂铁修饰的发夹(Hfc)识别的toehold区域。然后,Hfc通过链置换反应挤下摆臂链的一条腿以实现walker的移动。经过多次循环后,大量的Hfc被固定在电极表面,产生强烈的电化学信号。构建生物传感器通过目标循环实现了信号放大,并且结合熵驱动的DNA walker展现出高灵敏度,其检测范围为0.1 pmol×L-1至10 nmol×L-1,检测限为32 fmol·L-1而且构建的传感器有着高选择性。