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作为一种新型的持久性有机污染物，全氟辛酸CF3(CF2)6COOH(perfluo-rooctanoic acid，PFOA)及其盐类所造成的全球性环境污染已成为一个新的研究热点，受到环境科学研究者的广泛关注。随着人们对PFOA的逐步深入研究，在不同的环境介质、人体及野生动物体内都检测到了PFOA。动物实验表明，PFOA能引起肝脏、生殖、发育、遗传和免疫等毒性。目前，人们对PFOA的毒性机理的研究还有待深入，基于分子水平的研究成果尚鲜有报道。本文分别以钌配合物[Ru(bpy)2dppz]2+(记为Ru-dppz)和硫化镉量子点(CdS QDs)为探针，制备了DNA生物传感器，用电化学及电化学发光的方法研究PFOA对DNA的损伤;同时对DNA在电极表面的覆盖量以及DNA的电子传递速率进行了计算，在电荷传递的理论水平上探讨了PFOA对DNA的损伤机理。 1.首先以[Ru(bpy)2dppz]2+为探针研制了DNA电化学发光传感器。通过组装不同类型的DNA分子进行了传感器的性能研究:完全互补双链DNA(WM-dsDNA)、单碱基误配双链DNA(MM-dsDNA)和单链DNA(ssDNA)传感器。通过比较几种DNA与[Ru(bpy)2dppz]2+作用后的电化学发光强度发现:MM-dsDNA传感器和ssDNA传感器的电化学发光强度明显低于WM-dsDNA传感器。利用WM-dsDNA传感器研究了PFOA、多溴联苯醚等污染物对DNA的损伤作用:WM-dsDNA经PFOA温浴后，电化学发光强度显著降低，结合DNA与[Ru(bpy)2dppz]2+的作用方式及[Ru(bpy)2dppz]2+的发光机理，得出结论:PFOA与DNA的作用破坏了DNA的完美碱基堆集，同时使得插入到DNA双链中的[Ru(bpy)2dppz]2+的量减少，致使[Ru(bpy)2dppz]2+的电化学发光强度降低。在研究过程中，还采用计时库仑法得到三种DNA在电极表面的覆盖量，结果表明，在同样的修饰条件下，不同类型DNA分子的覆盖量相差不大，由此证明电化学发光强度的不同不是由DNA的修饰量造成的。实验还对电极表面DNA的电子传递速率进行了计算，其结果与文献值相同，证实了传感器制备工艺的精确性。 2.在以上研究的基础上，我们进一步研制了基于量子点的电化学发光传感器。利用CdS QDs及金纳米颗粒的独特性能制备量子点-纳米金复合颗粒，并将其修饰在小牛胸腺DNA(ct-DNA)修饰的玻碳电极(GCE)表面，构建了基于量子点-纳米金的DNA电化学发光传感器，发现纳米金对量子点电化学发光具有增强作用。利用该传感器同样研究了PFOA对ct-DNA的损伤，并得到PFOA温浴浓度与电化学发光信号强度之间的线性关系，实现了对PFOA的灵敏测定。在研究过程中通过原子力显微镜(AFM)表征了传感器界面的表面形貌，同时利用X射线光电子能谱(XPS)证明了PFOA对DNA的损伤机理。 3.随后我们还构建了基于短链DNA在纳米金界面的DNA电化学发光传感器(QDs-DNA/Au/GCE)。分别选用含30个碱基对的DNA和含15个碱基对的双链DNA(dsDNA)，通过DNA链长实现对QDs与纳米金之间距离的调控，较为深入研究了QDs与纳米金之间距离对传感器电化学发光信号的影响机制。实验结果发现，当QDs与纳米金之间的dsDNA链为30碱基对时，纳米金对量子点的电化学发光是增强作用，而dsDNA链为15碱基对时，纳米金对量子点的电化学发光是淬灭作用。这说明金纳米颗粒对量子点电化学发光的作用是依赖于两者之间的距离。通过分析在电极表面组装MM-dsDNA与ssDNA时的电化学发光强度变化，讨论了PFOA对DNA的损伤机理。 4.最后，我们试图将上述研制的电化学发光传感器实现在以多孔阳极氧化铝膜为模板制备的金纳米阵列电极上，但由于时间关系，未能完成全部实验。初步实验结果表明利用多孔阳极氧化铝膜模板制备纳米金阵列电极是可行的。利用扫描电子显微镜和电化学的方法对研制的阵列电极进行了表征，结果显示其性能良好。