从血常规检查到胆固醇检测,生物标志物与我们的日常生活密切相关。随着人们对于生物标志物检测需求的增加,生物标志物的检测技术也急需改善。免标记的电化学生物传感器凭借其低成本、易操作的特色逐渐成为检测生物标志物的有力检测技术。本论文将生物化学领域中的扩增方式与电化学分析方法相结合,研发出原理巧妙、操作简单快速、背景信号低、灵敏度和特异性高的免标记的电化学生物传感器,对肿瘤细胞基因组DNA中的5-羟甲基胞嘧啶和肺癌细胞中microRNA这两种生物标志物进行了定量检测。肺癌是世界范围内死亡率最高的恶性肿瘤,而其中80%的病例是非小细胞肺癌（NSCLC）。研究表明,在非小细胞肺癌组织中microRNA-486-5p的表达程度过低,而且microRNA-486-5p在肿瘤组织中的表达水平随着非小细胞肺癌分期的增加而降低。因此,microRNA-486-5p是一种潜在的生物标志物,可以用于非小细胞肺癌的早期诊断、肿瘤分期和预后治疗,并且可以利用检测microRNA-486-5p来获取非小细胞肺癌潜在的治疗靶点。我们构建了一种免标记、无底物的电催化放大电化学生物传感器,可用于准确定量肺癌细胞中的microRNA。当存在目标microRNA时,借助金-硫键固定在层层组装后的修饰电极上的捕获探针与其杂交形成双链结构,随后通过多聚腺苷酸聚合酶（poly（A）聚合酶）在microRNA的3’-OH末端多聚腺苷酸化以形成可以进一步与富T辅助探针杂交形成双链DNA的poly（A）序列。含铁的富氮碳纳米管（FeCN）可以催化插入到双链DNA凹槽中的氧化还原分子―琉堇,而不添加任何不稳定的底物H₂O₂,实现了电催化信号的放大。该电化学生物传感器的灵敏度可达0.853 fM,具有六个数量级的动态范围、选择性高和背景低的优势。该电化学生物传感器可以通过简单地改变捕获探针的序列扩展到检测多种目标核酸,在生物医学研究中具有潜在应用。5-羟甲基胞嘧啶是DNA去甲基化过程中的中间体,与黑色瘤癌、白血病等多种疾病密切相关。5-羟甲基胞嘧啶是一种重要的、潜在的生物标志物。由于5-羟甲基胞嘧啶与5-甲基胞嘧啶结构相似,且其丰度小,灵敏检测5-羟甲基胞嘧啶依然是一项巨大的挑战。我们构建了一种基于末端脱氧核苷酸转移酶（TDT）和Ru（III）氧化还原循环的双信号放大策略,利用丝网印刷碳电极（SPCE）,灵敏检测5-羟甲基胞嘧啶的免标记、非固定化的电化学磁性生物传感器。通过对双链DNA中5-羟甲基胞嘧啶位点进行特异性修饰,利用生物素和链霉亲和素的特异性结合,将修饰后的DNA固定到磁珠上,利用末端脱氧核苷酸酶进行无模板的扩增和Ru（III）氧化还原循环的双信号放大,通过添加磁体,无需将DNA固定在电极上即可实现高灵敏度（检测限可低至9.06fM）、高特异性和宽动态范围的目标需求。除此之外,该生物传感器可用于准确定量人宫颈癌细胞系（HeLa细胞）和人胚胎肾细胞系（HEK 293T细胞）中的5-羟甲基胞嘧啶,可用于相关疾病的临床诊断和DNA去甲基化机理的研究。