脱氧核糖核酸作为遗传物质,在生命体的正常活动中起着决定性作用,所以当它在结构上发生改变时都有可能导致遗传信息发生改变,其结果可能伴随各种不同疾病的发生。因此,针对特定的基因序列进行快速、简单、准确的检测更显重要。DNA电化学生物传感技术具备的检测灵敏度高、特异性、便携性和与微制造技术相兼用等特点,为此方面的研究点亮新的希望,因此电化学DNA生物传感技术在各方面都获得了迅速的发展,已成为基因研究中最具潜力的前沿课题之一。纳米技术在分析化学方向的研究中被认为是最有前途的热点研究领域。纳米材料所具备的独特的性质是基于纳米粒子本身的特殊效应。种类繁多的纳米材料中具有特殊性质的纳米粒子的应用更为广泛。因此,在新型传感技术的构建以及传感装置的改进等方面,纳米材料扮演着至关重要的角色。历史上应用于主客体识别的主体分子有冠醚、环糊精分子、杯芳烃和瓜环等等。其中,因为可与范围非常广泛的各种客体形成主客体识别系统的特性,环糊精成为应用在主客体化学中最广泛的主体。对环糊精的研究在生命科学领域、环境科学方面、材料科学范围、医药科学、能源科学及生物传感技术领域都有涉及。抛弃式丝网印刷碳电极(Screen Printed Carbon Electrode,简写SPCE)具备的特点有：制备过程简单、成本低廉、携带方便且易于批量生产等,在快速分析、在线检测中起到越来越重要的作用。SPCE的广泛应用大大促进了小型化以及微型化的电化学分析技术的发展,以丝网印刷电极为基底的电化学生物传感技术在环境监测过程、食品安全问题和医疗诊断领域都有广阔的应用前景。本论文主要是将主客体识别技术、纳米粒子和层层组装等技术结合在一起实现DNA的快速、稳定化检测,通过环糊精与dabcyl (4-二甲氨基偶氮苯-4-甲酸)的主客体分子的识别功能而构建的新型DNA电化学生物传感器,结合使用金属纳米材料和磁性纳米颗粒实现检测信号的放大,通过自制的丝网印刷电极的检测系统以实现DNA的快速、简便的检测。本论文共分为三章。第一章绪论在本章中,首先介绍了电化学生物传感技术现今的研究进展,重点对DNA电化学生物传感器作了详细介绍,包括其作用原理、DNA探针在电极表面的固定方法以及DNA生物传感器中不同的杂交电化学标示剂,列举了DNA电化学传感技术应用于基因检测等方面的现状。接着介绍了纳米材料(包括金胶纳米粒子和磁性纳米颗粒)在DNA生物传感方面的应用,然后描述了主客体识别作用在生物传感器中的应用,最后介绍了丝网印刷电极的发展历史及其在电化学生物传感技术中的应用,本章在最后提出了本论文的研究目的和现实意义,并指出论文的创新之处和重要的研究内容。第二章基于p-环糊精主客体识别和金胶纳米粒子构建的DNA电化学生物传感技术本章介绍了一种利用基因杂交引起的探针DNA构象的变化,结合主客体识别系统和金胶颗粒作为电化学信号构建乙肝疾病的传感器。首先,发夹探针DNA两端分别标记有dabcyl和生物素,利用亲和素-生物素的特殊作用组装于电极表面,将表面修饰好p-环糊精的金胶纳米颗粒作为电化学信号的提供者同时也作为主客体识别的元件。当溶液中没有目标DNA片段时,固定在电极上的探针DNA保持原有的茎环结构,此时由于存在着空间位阻效应使得dabcyl难以与溶液中的金胶-环糊精接触,而当DNA探针与目标DNA发生杂交后,探针DNA的茎环打开而变成直链结构,使dabcyl远离电极表面,得以与固定于金胶表面的β-环糊精产生主客体识别作用,从而使目标杂交结果转换成金胶给出的电化学信号。通过检测Au(Ⅲ)的还原峰电流,间接检测出目标DNA的浓度。该方法简单快速、特异性好,同时具有较好的稳定性和生物兼容性,最低检出限为3.0×10-13M。第三章基于磁性纳米颗粒和金纳米粒子构建的DNA电化学生物传感技术本章构建了一种基于金胶纳米粒子和磁颗粒富集作用,采用丝网印刷电极快速检测的电化学DNA生物传感器,用于乳腺癌特征DNA序列的检测。首先用巯基和生物素双标记的茎环结构的探针DNA与金胶作用,通过金巯键制备了探针DNA修饰的Au纳米粒子,并利用表面链霉亲和素修饰的纳米磁颗粒进行富集,选用处理简单的丝网印刷碳电极作为电化学三电极检测系统,通过外磁场作用将反应好的磁颗粒吸附到印刷电极的工作电极上,实现直接检测。杂交过程中,当不存在目标DNA时,金胶上的探针DNA保持茎环结构,此时由于空间位阻效应造成的影响,生物素难以与溶液中的磁颗粒表面的链霉亲和素接触。而当DNA探针与目标DNA杂交后,探针DNA的茎环结构打开变成直链结构,使生物素远离电极表面,最初被屏蔽的生物素得以与磁颗粒上的链霉亲和素发生特异性结合,从而将金胶与磁颗粒相连,经过磁性富集到电极表面,使目标杂交结果转换成金胶给出的电化学信号。通过检测Au(Ⅲ)的还原峰电流,可间接检测目标DNA的浓度,该DNA电化学生物传感器操作简便快速,对单碱基错配有良好的分辨能力。最低检出限为8.0×10-13M。