环境中的重金属离子难以被微生物降解,可通过各种途径进入人体并在体内长期积累,对身体造成伤害,严重的将会危及生命。此外,蛋白质和核酸是生命体中最重要的两类生物大分子,核酸碱基的突变是诱导许多遗传病的原因,而各种蛋白质在人体内含量的变化直接反映了人体新陈代谢情况,已成为疾病诊断的主要依据。因此建立简单、灵敏、高效的蛋白质、核酸分析方法对临床诊断、药物筛选等医学研究具有重要的意义。生物传感器作为一种新的检测手段,具有选择性高、灵敏度高、稳定性强、成本低廉、能在复杂的体系中快速检测等特点。其中电化学检测方法因其灵敏度高、所需仪器简单、检测成本低、易于实现微型化等优点,使得以电化学检测为基础的生物分析技术具有极其广阔的应用前景。因此,在本研究论文中,我们发展了以下几种新型电化学检测方法:(1)基于汞离子与双链DNA中特定碱基对T-T在一定条件下相结合的原理,建立了一种高灵敏的电化学DNA传感器,并实现了对汞离子的高灵敏检测。实验考察与优化了反应温度,盐离子浓度,干扰离子等对传感器性能有显著影响的分析条件,结果表明该传感器的电流响应与汞离子浓度对数在1.0nM~5.0μM浓度范围内成线性关系,检测限可达1.0 nM。(2)建立了一种基于缺口-连接反应原理以及表面杂交技术的电化学基因分型方法,并实现了β-地中海贫血基因中-28位点SNP的检测。在该方法中,两条与目标检测链互补的引物探针与目标DNA杂交后,形成了一个在突变位点处有一个单碱基缺口的杂交体,该杂交体在有与突变点碱基配对的碱基存在下,能在聚合酶和连接酶的作用下发生缺口填充和连接,使两条分离的引物探针连接起来。连接产物可通过分子内杂交形成具有茎-环的发夹状二级结构。该发夹结构产物能被固定在金电极表面的捕获探针捕获到电极表面,使得电活性标记物二茂铁被吸附到电极表面且能极大程度地靠近电极表面,从而产生氧化-还原电流,达到高灵敏、高选择性基因分型的目的。(3)建立了一种以微间距插指电极阵列(MGIDEA)为基础电极,结合酶的生物催化银沉积反应来放大分析信号的高灵敏检测前列腺特异性抗原(prostate specific antigen,PSA)的电化学免疫传感器。实验根据用线性扫描方法得到的伏安曲线可计算出微间距电极的电导率并用于PSA的定量分析。结果表明当PSA浓度在1.0 fg/ mL~1.0 ng/ mL范围内变化时,检测到的导电率与PSA浓度成线性关系。