电化学生物传感技术拥有灵敏度高、设备简单、价格低廉,响应速度快等优点,在生物医学、环境监测、食品和医药等领域的应用吸引了研究者们越来越多的关注。如何利用电化学生物传感技术快速、灵敏地检测疾病标志物以及环境中的重金属离子,是当前医学和环境科学极具吸引力且富有挑战的热门研究课题之一。本论文结合信号放大技术,发展了一些新的电化学生物传感技术,实现了对金属离子、核酸和蛋白质的高灵敏检测,具体的研究内容如下：1.基于酶催化目标物循环的双重信号放大高灵敏电化学检测尿路病原体的研究本文报道了一种超灵敏电化学检测尿路病原体特定DNA序列目标物的方法。该传感器由两个信号放大过程组成,包括酶催化目标物循环的放大方法和层层组装(LBL)量子点做标记物改善灵敏度的方法。基于酶催化目标DNA的循环过程使得每一个目标DNA序列可以重复利用,从而直接放大分析信号。此外,以层层组装量子点做标记物能够进一步增强该传感器的灵敏度。这两种放大技术的结合,可以使本传感器能够检测低至5fmol/L的目标DNA。同时该传感器能够很好地区分单碱基错配DNA序列。较之于其他依靠特定序列来进行识别的酶类来说,核酸外切酶Ⅲ无特定识别序列的内在优势,可以使得该方案的双重信号放大策略能够为检测超低水平浓度的其他类型的目标DNA提供一个万能的平台。2.基于血糖仪即时早期诊断癌症的研究商业化血糖仪是目前最成功的即时检测生物传感器。然而,血糖仪却只能检测葡萄糖,对其他的物质无任何响应。用血糖仪来检测不同类型的目标物无疑会拓宽其即时检测的应用范围。在这里,我们报道一种用多蔗糖酶共轭的磁珠做标记物,以血糖仪做信号输出工具来实现癌症早期即时诊断的方案。蔗糖酶能够催化蔗糖水解为葡萄糖,使血糖仪能够检测非葡萄糖的目标分析物。每一个抗体-抗原结合单元都包含着大量的蔗糖酶,这样能够显著增大血糖仪的读数,从而灵敏检测癌症蛋白质生物标记物。3.基于血糖仪和点击化学高灵敏检测Cu2+的研究本文报道了一个基于多蔗糖酶共轭的磁珠做信号放大标记物,血糖仪做信号输出工具的灵敏检测Cu2+的新方案。Cu2+被抗坏血酸钠原位还原为Cu+,继而催化固定在一次性印刷玻碳电极上的炔基DNA和固载在蔗糖酶/磁珠共轭物上的叠氮基DNA发生点击反应。通过该点击反应,大量的蔗糖酶被捕获到了电极上。继而蔗糖酶催化蔗糖水解为血糖仪的检测底物-葡萄糖,从而获得信号输出。这样就构建了一个间接检测Cu2+的方案。通过应用磁珠固载大量的蔗糖酶来增大信号,我们可以检测出低至10nmol/L的Cu2+。由于Cu+催化点击反应的高特异性,该方案同时也显示出了对于其他金属离子的高选择性,并且可以用于实际水样中Cu2+的检测。当蔗糖酶/磁珠共轭物上修饰不同的信号分子时,可以拓宽该方案去检测更多的目标分析物。