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电化学生物传感器作为一种灵敏检测生物大分子的廉价方法,受到人们越来越多的关注。电化学DNA传感器具有制作简便、使用寿命长、重现性好、灵敏度高、成本低、易于实现微型化等诸多优点,成为近年来国内外的研究热点。DNA在电极表面的固定化是制备电化学DNA传感器的关键技术之一,不同的固定化方法对电极表面上的单链DNA(ssDNA)与其互补链DNA(cDNA)杂交反应具有重要影响,因而对电化学DNA传感器的性能具有决定性作用。近年来,人们将纳米材料,如炭纳米材料、磁性纳米材料等广泛应用于生物传感器的制备,纳米材料已经成为当今生物传感器研究领域的热点课题。本文首先在玻碳电极(GCE)或金盘电极(Au)表面固定纳米金复合材料,通过Au-NH2键作用将DNA固定在GCE或Au表面,并利用普鲁士蓝(PB)或碳纳米管阵列(CNTs)的优良电子传输性能,制备了两种电流型电化学DNA传感器。具体工作主要包括如下三个方面：(1)基于金包覆普鲁士蓝的电流型DNA传感器首先将硫堇(Th)电聚合在玻碳电极(GCE)表面制得PTh/GCE电极,然后通过Au-NH2键作用将金包覆磁性普鲁士蓝(Au@MPB)固定到PTh/GCE电极表面,再利用Au-NH2键作用将单链DNA(ssDNA)固定到GCE表面,便得到电流型DNA传感器(ssDNA/Au@MPB/PTh/GCE).应用电化学阻抗谱、循环伏安法和微分脉冲伏安法对ssDNA的固定化过程和杂交反应产物进行表征,考察了固定ssDNA的时间、pH值、电位、杂交反应时间、杂交反应温度对传感器性能的影响。在优化实验条件下,用微分脉冲伏安法测定DNA的工作曲线的斜率达到-10.52A.mL/μg,线性范围为5×10-7～1×10-5μg/mL,检测下限为3.07×10-8μg/mL,检出限为1.04×10-8μg/mL,线性相关系数r=0.9936。10支相同传感器的相对标准偏差均在5%以内,并且传感器在储存11天后的工作曲线斜率下降了12.6%,重复使用三次之后的工作曲线斜率下降了9.85%。(2)基于碳纳米管阵列的电流型DNA传感器首先在金电极(Au)上制备对氨基苯硫酚与苯硫酚混合自组膜(4-ATP/TP MSAMs),再利用重氮化反应将碳纳米管(CNTs)固定到MSAMs表面,从而在金电极表面上制得CNTs阵列。然后在CNTs阵列修饰的电极表面上依次固定4-ATP.Au@MPB和ssDNA,制得一种基于CNTs阵列的电化学DNA传感器(Au/MSAMs/CNTs/4-ATP/Au@MPB/ssDNA).以Fe(CN)63-/Fe(CN)64作为探针离子,应用微分脉冲伏安法,电化学阻抗谱和循环伏安法对ssDNA的固定化过程及杂交反应进行了表征。结果表明,所制得的传感器检测cDNA的工作曲线斜率达到-7.34A.mL/μg,线性范围为5.0×10-8～1.0×10-5μg/mL,检测下限可达1.31×10-8/mL,线性相关系数r=0.9924。该传感器具有很好的稳定性,13天后传感器的工作曲线斜率仅下降了20%。(3)基于纳米金包覆碳纳米管阵列的电化学DNA传感器利用重氮化反应将CNTs阵列固定到MSAMs表面后,通过电化学方法进一步在CNTs/MSAMs/Au电极上制备nano-Au,获得nano-Au/CNTs/MSAMs/Au修饰电极,利用Au-NH2键作用将单链ssDNA固定到GCE表面。应用循环伏安法、交流阻抗法对传感器的制备过程进行了表征,以亚甲基蓝(MB)作为探针离子,应用微分脉冲伏安法对电化学DNA传感器进行测试。考察了pH值、杂交反应时间、杂交反应温度对传感器性能的影响。在优化实验条件下,用微分脉冲伏安法测定DNA的工作曲线的斜率达到-9.66A.mL/μg,线性范围为1.0×10-13～1.0×10-6μg/mL,检测下限为4.34×10-14μg/mL,检出限为5.42×10-14μg/mL,线性相关系数r=0.9918。8支相同传感器的相对标准偏差均在5%以内,传感器的稳定性和再生性良好,15天后传感器的工作曲线斜率下降了27.8%,重复使用五次之后的工作曲线斜率仅下降了12%。