生物标志物的种类和表达水平与癌变的形成和发展紧密相连。开发灵敏有效的早期癌症生物标志物检测策略,对癌症诊治具有重要意义。电化学生物传感器作为一种新型的生物传感装置,具有成本低、操作相对简便、响应速度快和灵敏度高等特点,得到广泛应用。Ti3C2TxMXene纳米片是一类具有良好的亲水性、大的比表面积等优点的层状二维纳米材料;Ti3C2TxMXene水凝胶（称为MXH）是一类能够进行快速电子转移和离子转移的三维纳米材料;两者可以为金属纳米颗粒、DNA分子等提供大量的结合位点而构建传感基底,在信号放大策略中起到重要作用;近年来,靶标信号放大策略,如酶辅助靶标循环、DNA步行器（DNA Walker）、（金属纳米颗粒/树枝状聚合物纳米复合材料）被用于生物传感器中。本研究旨在以Ti3C2TxMXene作为基础材料,通过还原剂还原和MXene原位还原方式得到Au NPs/Ti3C2TxMXene纳米片、水凝胶两种类型的三维复合材料,利用其作为基底以增强传感信号,并结合靶标信号放大策略构建高效灵敏的电化学生物传感器,实现癌症早期标志物的高效分析。基于以上思路,开展了如下三个实验体系研究:1.金纳米颗粒/Ti3C2Tx MXene三维纳米复合材料和核酸外切酶III辅助级联靶标循环的电化学生物传感器研究以柠檬酸钠为还原剂,还原氯金酸为金纳米粒子（Au NPs）。具有层状结构的Ti3C2TxMXene作为基底材料,用于固定Au NPs得到Au NPs/Ti3C2TxMXene。之后把捕获DNA（C-DNA）共价到Au NPs表面。C-DNA的3’端用亚甲基蓝（MB）信号分子修饰,产生了一个初始电化学信号（Id）。在靶标miRNA-155存在下,靶标和C-DNA形成双链,随后,核酸外切酶III（Exo III）剪切双链结构中C-DNA的3’末端,使电化学信号分子从电极表面释放,导致信号“下降”（最终信号表示为Ih）。通过Exo III辅助的靶标级联剪切,导致一条miRNA-155靶标分子链在一定条件下释放多个C-DNA信号分子链,从而显著放大了所制备生物传感器上的峰值电流差（ΔI=Id﹣Ih）,实现了靶标分子灵敏分析。2.Ti3C2TxMXene原位还原金纳米颗粒与级联信号放大策略的电化学传感器研究通过Ti3C2TxMXene自身还原性,可原位还原生成金纳米颗粒（Au NPs）。同时利用DNA Walker发生链置换反应诱导产物DNA（p-DNA）释放和酶辅助级联DNA片段循环信号放大策略,实现靶标miRNA-21超灵敏检测。首先,以Ti3C2TxMXene作为还原剂和稳定剂,原位还原氯金酸成Au NPs,得到Au NPs/Ti3C2TxMXene三维复合材料。这种复合材料不仅用于负载捕获DNA（C-DNA）以促进靶标DNA杂交,而且（111）主晶面的金纳米颗粒提供大量的电催化活性位点,改善了亚甲基蓝（MB）的电化学信号。另外,在靶标miRNA-21存在情况下,DNA Walker发生链置换反应导致多p-DNA释放,释放的p-DNA可以被Au NPs/Ti3C2TxMXene/Au E上的C-DNA捕获,并触发Exo III循环剪切C-DNA,以进一步放大电化学信号。通过级联信号放大策略,电流响应强度增强,进而提高检测结果的灵敏性。3.三维自组装金纳米颗粒/MXene水凝胶的电化学传感研究首先,以氧化石墨烯作为共反应剂,乙二胺作为交联剂,二维片状Ti3C2TxMXene凝胶化成三维结构的水凝胶,利用Ti3C2TxMXene水凝胶作为还原剂,在Ti3C2TxMXene水凝胶上原位还原氯金酸,形成三维自组装的Au NPs/Ti3C2TxMXene水凝胶,Au NPs/Ti3C2TxMXene水凝胶作为基底材料用于负载发夹DNA（hp DNA）探针以提高DNA杂交效率,（111）晶面的金纳米颗粒提高了电催化活性,显着改善了亚甲基蓝（MB）的电化学信号。此外,在靶标miRNA-122存在下,靶标打开hp DNA的发夹结构,然后聚酰胺-胺型树枝状高分子（PAMAM）包裹的Au NPs（Au DNCs）和H-DNA的结合物（H-DNA/Au DNCs纳米复合材料）作为有效的电化学标签与靶标,hp DNA发生夹心反应,从而产生MB电信号。通过同时固定hp DNA和S-12DNA来控制金电极表面上hp DNA探针的密度,从而提高扩增效率和检测灵敏度。