电致化学发光（ECL）分析技术因具有背景信号低、灵敏度高、选择性好等优点,已被广泛用于生物传感领域。然而,为满足临床诊断中对低含量目标物,特别是对复杂样品中低丰度生物标志物灵敏检测的需求。目前主要研究发展了以下两类方法用于提高低丰度目标物分析的准确度和灵敏度:（1）提高目标物浓度,（2）放大ECL响应信号。因此,本论文一方面通过设计新型的核酸纳米机器并将其用于构建ECL生物传感器,实现目标物的扩增,从而提高目标物分析的准确度和灵敏度;另一方面,通过合成新型的红荧烯ECL微/纳材料来提高其在水相介质中的ECL强度,进而提高低含量目标物检测的灵敏度。以下是本论文的几个主要部分:第1章简要概述了电致化学发光技术,详细介绍了电致化学发光的反应原理及该技术在生物传感器中的应用。此外,本章还对部分功能核酸纳米机器的发展及其在电致化学发光生物传感器中的应用作了评述。第2章准确、快速的特异性抗体定量检测对疾病或毒素的爆发具有重要的控制和预防作用。通常,抗体的检测主要依赖于特异性免疫反应。然而,由于免疫反应的特异性有限,使其容易发生交叉反应（与样品基质组分的非特异性结合）,从而影响抗体检测的准确性和灵敏度。适配体因对特定目标物具有高度的结合亲和力和选择性,也常用于抗体等蛋白质的检测。然而,适配体的使用虽然克服了免疫反应的缺陷,但繁琐的筛选过程和昂贵的筛选费用也使适配体的应用受到了限制。因此,本研究工作一方面利用抗体驱动的三螺旋DNA纳米机器将抗体等非核酸类目标物（如地高辛抗体）转化为理想的可用于扩增的替代目标物——核酸。然后,替代目标物（核酸）将进一步参与酶辅助循环链置换反应,实现抗体的转换和替代目标物的扩增,提高抗体检测的灵敏度。另一方面,本研究工作通过再沉淀法,制备了尺寸均一且在水相介质中有稳定ECL信号的红荧烯微米块（RubMBs）。接着,将具有优异催化活性的多孔钯纳米球（pPdNSs）作为共反应促进剂引入以红荧烯微米块（RubMBs）为发光体、溶解氧为内源性共反应试剂的ECL体系,成功构建了新型高效的ECL三元体系（RubMBs/溶解氧/pPdNSs）。因此,基于上述ECL三元体系和目标物转换及信号放大策略,通过“on-off-on”信号输出模式,实现了目标物抗体的灵敏检测,获得了较宽的线性范围(1.0×10^-11 mol/L-2.0×10^-7 nmol/L))和较低的检测限（6.7 pmol/L）。该方法为其他抗体的痕量检测提供了一个新颖的ECL分析方法。第3章近年来,大多数功能DNA纳米机器因其独特的信号放大功能和动力学优势被广泛应用于ECL生物传感领域。但这些功能DNA纳米机器运行后产生的分子输出几乎都是游离状态。因此,DNA纳米机器在传感界面上的进一步反应受到运转效率和持续性的限制。为了解决上述问题,本研究工作设计组装了一种新型的多位点锚定DNA纳米机器用于实现目标物的灵敏、快速检测。首先,将高密度的发卡DNA通过Au-S共价键固载于金纳米颗粒表面组成一个被锁定的DNA纳米机器。然后,当目标物（赭曲霉毒素A,OTA）和其适配体存在时,即可触发该DNA纳米机器进行酶辅助的发卡自组装循环放大反应,逐渐激活该DNA纳米机器。最终,形成了一个具有高局部浓度信号识别序列（leg DNA）的多位点锚定DNA纳米机器。值得注意的是,该多位点锚定DNA纳米机器能同时提供多个足部位点与传感界面固载的猝灭探针发生链置换反应,极大地提升了leg DNA在传感界面上的运行速度和效率,同时也降低了游离leg DNA脱轨的风险,从而提高了ECL生物传感器对目标物检测的效率和灵敏度。前一个工作中通过再沉淀法合成的红荧烯微米块发光材料,由于其分子紧密堆积模式使得内滤效应增加并阻碍内部红荧烯的电化学活化。为改善上述问题,本工作采用原位氧化还原法合成了一种新型的空心红荧烯-金属纳米立方作为ECL发光体,与块状红荧烯发光材料相比,该空心材料在水相介质中具有更高的ECL强度和发光效率。因此,本研究工作利用多位点锚定DNA纳米机器的动力学优势和信号放大功能,基于空心红荧烯-金属纳米立方/溶解氧/钯纳米颗粒三元ECL体系,构建了一个“on-off-supper on”型ECL生物传感器,实现了赭曲霉毒素A（OTA）从1.0×10^-14 g/m L到1.0×10^-10 g/mL的灵敏检测,其检测限为4.7 fg/mL。