电化学生物传感是将生物识别与高灵敏的电化学传感技术相结合的一种新的检测方法，具有灵敏度高、选择性好、设备简单、成本低，响应速度快等优点，在生物医学、环境监测、食品和医药等领域受到了研究者们越来越多的关注。因此，利用电化学生物传感技术快速、灵敏地检测疾病标志物，如在疾病过程中产生异常的蛋白质、核酸、糖类等生物分子，在疾病普查和诊断等方面具有重要意义。本论文从传感界面的构建和检测信号放大入手，基于当前信号放大技术，以蛋白质和核酸这两类组成生命的最主要生物大分子为研宄对象，利用生物功能分子的特异性识别或者选择性催化作用，建立一系列的生物大分子信号放大电化学检测技术平台，在蛋白质和核酸定量分析方面得到了重要的应用。主要内容归纳如下:　　1.基于生物条形码标记和功能化石墨烯双重放大电化学检测病原体序列的研究　　本实验基于聚鸟嘌呤结合的生物条形码纳米粒子和羧基功能化的石墨烯构建了一个双重信号放大策略实现对病原体DNA序列的电化学灵敏检测。捕获探针通过共价键连接到石墨烯修饰的电极上。加入目标序列和生物条形码放大标记在电极表面形成夹心结构。当检测缓冲液中存在联吡啶钌(Ru(bpy)32+)时能够催化电氧化被电极表面捕获的众多鸟嘌呤碱基，从而产生显著放大的电流信号用作定量检测。并且在电催化氧化鸟嘌呤碱基的过程中，石墨烯的存在有利于异相间的电子传递。因此，这种双重信号放大策略能够检测到低至皮摩尔级别(1pmol/L)的病原体DNA。我们的放大策略在分析目标物和单碱基错配序列时也展现了良好的区分能力，这将在高灵敏选择性检测各种不同核酸序列显示巨大的分析潜力。　　2.基于固相Ag/AgCl过程实现对小分子/蛋白质反应放大的终端保护检测研究　　在本实验工作中，我们通过小分子和蛋白质的反应构建了一个新颖而灵敏的电化学检测蛋白质的策略。这一检测方法是基于终端保护的机理，即当目标蛋白被相应的小分子识别元素捕获时，小分子链接的单链DNA由于终端被保护而阻碍核酸外切酶的水解。通过静电作用带正电的纳米金吸附到被终端保护的带负电的单链DNA分子上。紧接着通过纳米金催化银增强之后，将高特征性的固相Ag/AgCl过程引入到传感平台中放大输出信号。通过结合传感器表面捕获的纳米金催化银沉积的放大能力和电化学固相Ag/AgCl过程固有的高灵敏度，我们的方法扩展了能特异性结合小分子的大分子的检测范围，并且能检测到低至皮摩尔的蛋白质。以生物素/链霉亲和素的反应为例，我们检测到10pmol/L的链霉亲和素，并且灵敏度高特异性好，这也说明这个结合电化学固相Ag/AgCl过程的终端保护检测方法能够为检测各种类型的蛋白质或小分子/蛋白质反应提供一个理想的技术平台　　3.基于酶辅助目标物循环和滚环扩增双重放大的超灵敏电化学检测突变型DNA生物标记物的研究　　结合切割内切酶辅助的目标物循环放大和滚环扩增技术原位产生大量G四分体/hemin复合物这两种放大方法，我们构建了一个新型双重放大的超灵敏电化学生物传感器实现对突变的人类p53基因的检测。当突变的目标DNA和组装到金电极上的发夹型探针的环状部分序列互补配对形成切割内切酶的切割位点时，切割内切酶选择性剪切发夹型探针，使得目标物被释放。被释放的目标物再次和没有被剪切的发夹型探针杂交，在切割内切酶的辅助作用下启动目标物DNA的循环过程，使得更多的发夹型探针被切割，从而产生大量的DNA片段用作后续滚环扩增过程中的引物。经过合理的设计，将G四分体互补序列编入滚环过程中的环状模板探针上，通过接下来的滚环扩增过程，产生大量的带有串联重复G四分体序列的长链DNA序列，这些长链DNA能够进一步结合大量的hemin，产生显著放大的电流响应，从而实现高灵敏的DNA检测。该方法能够检测到低至0.25fmol/L的DNA，并且在单碱基错配序列干扰中都显示了很高的特异性。通过这种双重信号放大方法获得了超高的灵敏度，因此我们构建的方法为痕量DNA的检测提供新的可能。