构筑高灵敏电化学核酸传感研究平台,实现疾病相关重要生物活性分子包括DNA、蛋白质、生物小分子等高灵敏、高选择性分析检测,对于重大疾病的早期诊断、临床治疗等具有重要的科学意义。本论文基于核酸传感及信号转换放大策略,构建了几种新型电化学生物传感器,实现了DNA、蛋白质及小分子的高灵敏高选择性分析检测。主要研究结果包括：1、室温下,利用氨基苯丙酸还原氯金酸制备得到树枝状纳米金球,将其修饰到金电极上,以此构筑电化学DNA生物传感器。该特殊形貌纳米金球具有较大的比表面积,较通常的裸金电极以及12 nmol/L金颗粒修饰电极,可进一步增大探针DNA的固定量,提高传感器的杂交识别效率,从而增强检测灵敏度。研究表明该传感器针对靶标DNA的检测限可达为lpmol/L,较常规未修饰电极,检测性能提高了约3个数量级。且溶液相中一步还原法制得的树枝状纳米金球具有更好的稳定性。考察了该传感器的再生性能,重复3次后仍然具有较好的杂交识别效果。结合碱性磷酸酶催化信号放大策略,可进一步提高针对靶标DNA的检测性能。2、基于杂交链式(HCR)反应、DNA模板金属化及固态电化学检测技术,提出了一种高灵敏电化学DNA检测的新策略。金电极表面上组装探针DNA,与靶标DNA杂交识别后,进一步引发两个发夹DNA交替杂交,形成周期性长链DNA的聚合体。以此长链DNA聚合体为模板,溶液中吸附银离子,还原形成银纳米颗粒。然后,通过高特异性的固态Ag/AgCl反应,记录电化学信号,针对靶标DNA的检测限可达10finol/L。与无HCR相比,该检测方法的灵敏度提高了4个数量级。特异性强,能够实现完全互补靶标DNA和非互补DNA甚至单碱基错配DNA的区分。3、以ATP作为模型分析物,利用劈开型核酸适体策略,将ATP适体序列分成两核酸片段,构筑得到了针对ATP检测的核酸适体传感平台。通过三辅助探针的杂交链式反应形成树枝状DNA杂交体,作为信号载体,利用六氨合钌配合物(RuHex)作为电化学指示剂。针对ATP的最低检测限可达20 fmol/L,检测线性范围可达6个数量级。特异性强,具有相对较强的稳定性。该方法在1：10稀释的胎牛血清和缓冲溶液中ATP的检测结果一致,表明所构筑的核酸适体生物传感器有望用于实际样品体系的检测。4、凝血酶的含量及活性已被普遍认为与许多疾病如血栓、阿尔茨海默病紧密相关,实现其简单,快速,高灵敏检测尤为重要。本工作设计两个有着独特序列的茎环探针DNA：识别探针和信号探针。识别探针DNA含有凝血酶核酸适体片段,可以和凝血酶形成配合物,从而打开茎环,释放出的T-DNA片段可以和信号探针进行杂交识别,引发外切酶Ⅲ识别切割。通过外切酶Ⅲ识别切割,实现识别DNA片段的循环以及二次靶标DNA片段的级联扩增。同时释放出大量二茂铁标记的单核苷酸,进行电化学信号放大。实验对凝血酶核酸适体碱基数进行了优化。该检测方法针对凝血酶的检测具有特异性强、灵敏度高等优点,针对凝血酶的最低检测限可达5 pmol/L。同时该方法具有均相操作、免固定等优点。5、基于聚合酶、Nicking酶以及Lambda外切酶组合信号放大策略,构建了一种无标记、高灵敏电化学DNA 3’-磷酸化酶(PNK)检测新方法。电极界面组装茎环结构DNA,其中DNA 3’端标记磷酸基团。此时铁氰化钾向电极界面的电子转移受到抑制。PNK存在下,去除3’-磷酸基团。通过DNA聚合酶,使3’端碱基序列延长,Nicking酶识别切割形成的双链DNA。同时切割下来的DNA在Lambda外切酶作用下,释放出新的DNA片段,又可与电极表面的茎环结构DNA杂交,引发Nicking酶切割。电极表面茎环结构DNA被切割掉后,铁氰化钾向电极表面的电子转移能力增强,以此实现DNA 3’-磷酸化酶的检测。特异性强。灵敏度高,针对DNA 3’-磷酸化酶的检测限可达1 mU/mL。