电化学生物传感器是一种能够提供定量或半定量分析信息的独立集成装置,兼具响应快、灵敏度高、仪器简单和易于微型化等优点,在食品分析、环境监测、生物医学等领域应用广泛。作为一种理想的分析装置,电化学生物传感器在致力于检测疾病相关生物分子上卓有成效,但疾病初期与疾病相关生物分子的低浓度,复杂基质环境的强干扰,以及信号标签的种类有限且活性待提高等问题给检测带来了巨大的挑战,使现有检测方法的灵敏度和准确性不够高,而单一信号放大策略的放大效率有限,难以满足复杂体系中低丰度目标物的检测需求。鉴于此,本论文以分子识别为基础,结合高性能功能纳米材料,设计了一系列多重信号放大策略,各策略间有效整合,协同作用,克服了单一信号放大策略放大效率低的缺点,通过加速电子传递、提高目标物利用、提供放大的电化学信号等途径极大的提高了检测灵敏度。在保持灵敏度的基础上,进一步引入磁分离技术和双模式输出方式,将其用于目标物分离和信号输出方面来提高检测准确性,构建高灵敏度、高特异性和高准确性的电化学生物传感器用于生物标志物和病毒分子的超灵敏和可靠检测。具体工作如下:（1）杂交链反应原位生成银簇用于DNA甲基转移酶高灵敏检测。常见的信号标签种类有限,且在标记和修饰过程中其活性易受到影响。针对这一问题,本章引入高效无酶的杂交链反应（HCR）信号放大策略产生丰富的DNA超结构,以此为模板原位生成大量银簇（Ag NCs）作为信号标签,提供放大的电化学信号。进一步制备了金纳米粒子/还原型氧化石墨烯（Au NPs/ERGO）复合材料修饰电极,通过增加电极的比表面积,加速电子传递,提高了电流强度约109.4μA。结合Ag NCs、HCR、Au NPs/ERGO三重放大策略来提高检测灵敏度,该电化学传感器可实现DNA甲基转移酶（DNA MTase）的高灵敏和高特异性定量检测,检出限为7.3 m U/m L,并具有抑制剂筛选的潜力。Ag NCs作为一种信号标签,可以提供放大的信号输出,但其稳定性较差,极易被氧化。（2）一步合成的Au NCs-Mn O2纳米片和Cu2+-DNAzyme用于焦磷酸酶灵敏检测。基于纳米催化剂极好的催化放大效果和环境稳定性,本章采用蛋白质介导的生物矿化法制备了纳米催化剂金纳米簇-二氧化锰纳米片（Au NCs-Mn O2 NSs）,将其作为信号标签催化H2O2/TMB系统提供放大的电化学信号。结合目标物诱导释放Cu2+开启的Cu2+-DNAzyme循环和核酸外切酶Ⅲ（ExoⅢ）辅助的信号放大过程,实现了低浓度蛋白目标物的转化。通过Au NCs-Mn O2 NSs催化放大、Cu2+-DNAzyme和ExoⅢ辅助目标物转化来提高灵敏度,构建了一种用于焦磷酸酶（PPase）高灵敏分析的电化学传感器,检出限为0.0058 m U/m L。该传感器在复杂的生物体系检测和抑制剂筛选方面也具有应用潜力,为其它PPase检测方法的设计提供了新思路。（3）磁性DNAzyme walker和Pt@COF催化纳米球用于micro RNA-21高灵敏检测。在检测应用中,复杂基质中的大量干扰常常会污染电极表面或引起非特异性吸附,导致假阴性或假阳性结果。因此,分析的准确度是除灵敏度外还需要考虑的一个重要因素。本章引入磁性DNAzyme walker,一方面可通过循环剪切实现痕量目标物micro RNA-21（mi RNA-21）的转化,提高检测灵敏度;另一方面可通过磁分离实现复杂体系中目标物的分离富集,减少共存组分的干扰,确保检测准确性。使用室温合成的共价有机框架（COF）纳米球作为载体,在其纳米结构中原位还原金属前驱体制备了铂纳米粒子（Pt NPs）,Pt NPs高度分散在COF纳米球中,具有更少的聚集和更高的催化活性。以Pt@COF纳米球为信号标签,在催化对硝基苯酚（p-NP）的还原中表现出4倍增强的放大效果,并且催化产物对氨基苯酚（p-AP）的氧化还原循环进一步放大电化学信号约2倍。通过磁性DNAzyme walker实现目标物分离和循环,Pt@COF纳米球催化放大,此构建的传感器实现了mi RNA-21的高灵敏和准确性检测,检出限为47.5 a M,并在血清和癌细胞提取液中也表现出极好的可检测力和抗干扰能力。（4）磁球和从头生长的电活性聚合物用于细胞水平micro RNA的超灵敏检测。考虑到电化学介导的原子转移自由基聚合反应（e ATRP）作为信号放大策略可以产生大量电活性聚合物链作为信号标签,且反应条件温和,相比Ag NCs和纳米催化剂具有更好的稳定性和更简单的合成过程。本章将e ATRP与基于磁球（MBs）的磁分离和基于催化发夹自组装（CHA）的信号放大结合,构建了一个多重信号放大的、具有高灵敏度和准确性的电化学传感平台用于细胞水平mi RNA-21分析。恒电位下,经过e ATRP过程单体不断聚合产生大量稳定的二茂铁电活性聚合物链,提供放大的电化学信号。CHA通过将mi RNA-21置换到溶液中实现目标物循环放大。相比简单杂交,CHA和e ATRP能够增强信号约35倍,对于低丰度目标物检测实现了高的信背比。MBs作为捕获载体可以通过磁分离直接从复杂样品中分离和富集目标物,赋予方法极好的特异性和抗干扰能力。结合金纳米花（Au NFs）修饰电极作为工作电极、CHA和e ATRP作为信号放大策略来提高灵敏度,MBs作为分离工具来提高准确性,构建的传感器可实现单细胞水平mi RNA-21的超灵敏可靠检测,检出限低至a M水平,在癌症早期诊断、生命科学研究和单实体电化学检测方面具有广阔的应用前景。（5）荧光-磁性-催化纳米球用于H9N2禽流感病毒的双模式检测。前面几章的工作主要依赖单模式的信号输出方式,可能会受到操作者、仪器及非标准分析过程的影响。为了从信号输出的角度进一步提高方法的准确性,本章利用层层组装法制备了荧光-磁性-催化多功能纳米球（FMCNs）,可同时作为捕获载体和信号标签用于H9N2禽流感病毒（H9N2 AIV）双模式分析。FMCNs极好的荧光性能提供了放大的荧光信号输出。结合Au-Mn O2/r GO修饰电极和酶促金属化信号放大策略,FMCNs通过碱性磷酸酶（ALP）催化银沉积提供了放大的电化学信号输出。将电化学和荧光双模式结合进同一个分析系统,各模式间相互佐证,减少了实验的操作和不可控性,提高了实验结果的准确性。借助FMCNs的磁性可实现复杂体系中H9N2 AIV的快速分离和捕获,减少共存组分的干扰。该双模式免疫传感器可同时实现H9N2 AIV的电化学和荧光定量分析,检出限分别为10 pg/m L和69.8 ng/m L,提供了多样的分析方式来满足不同条件下的检测需求。结合FMCNs、酶促金属化、Au-Mn O2/r GO修饰电极来提高检测灵敏度,磁分离和双模式输出来提高检测准确性,该方法具有极好的灵敏度、抗干扰能力、准确性和多样性,在疑似感染的早期诊断中具有无限的应用潜力。