本文选择了具有良好电化学性质和光电化学性质的钌配合物二联吡啶二吡啶并[3,2-a:2′,3′-c]吩嗪钌([Ru（bpy）2dppz]²⁺)作为DNA探针分子，构建了一种对多环有机农药分子具有特殊响应的电化学DNA生物传感器，用于研究多环有机农药分子与DNA的相互作用。研究内容主要涉及到以下三个方面：1．研究探针分子[Ru（bpy）2dppz]²⁺与DNA的相互作用：首先合成了含有嵌入配体二吡啶并[3,2-a:2′,3′-c]吩嗪（dppz）的钌配合物[Ru（bpy）2dppz]²⁺，并利用紫外光谱，核磁共振谱，荧光光谱以及电化学方法对其结构和物理化学性质进行了表征，证明该配合物具有多环平面分子结构，能通过π键与DNA等生物大分子发生相互作用。采用方波伏安法研究了[Ru（bpy）2dppz]²⁺与天然小牛胸腺DNA的相互作用，实验结果表明，[Ru（bpy）2dppz]²⁺配合物的嵌入配体可以嵌入DNA的碱基对中，与DNA结合，形成体积较大的“金属配合物-DNA”联合体，该联合体在电解质溶液中扩散速度较慢，导致溶液中游离的Ru配合物分子减少，峰电流信号降低。计算得到[Ru（bpy）2dppz]²⁺与DNA的结合常数为Ka=1.7×10⁵L/mol，结合位点n=0.84，实验结果与其它方法获得的结果基本一致。2．电化学竞争置换法研究甲萘威与DNA的相互作用：采用一种新型的电化学竞争置换法研究了农药甲萘威与双链DNA的相互作用。通过层层吸附自组装的方法在玻碳电极表面通过静电吸附作用将阳离子聚合物邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯（PDDA）和带负电荷的DNA分子固定到电极表面。选择了DNA嵌入剂[Ru（bpy）2（dppz）]²⁺作为电化学信号探针，同时选择了三丙胺（TPA）作为共反应剂增强电化学信号。采用方波伏安法研究了甲萘威与DNA的相互作用，为了进一步考察取代基的影响，同时研究了多环芳烃萘、-萘酚与DNA的相互作用。最后计算得到三种物质的结合常数在0.2×10⁵¹.3×10⁵L/mol范围内，并深入探讨了取代基对于小分子竞争结合能力大小的关系。采用紫外吸收光谱法和荧光光谱法研究了甲萘威与DNA的相互作用，结果与电化学方法一致。3．电致化学发光（ECL）法研究杂环芳烃农药与DNA的相互作用：由于杂环芳烃农药被广泛应用于环境中，而且这些化合物都具有一定的基因毒性，有可能造成DNA损伤，但对这方面的研究还很少。本文建立了一种基于探针分子[Ru（bpy）2（dppz）]²⁺的固态电致化学发光DNA传感器，可以用于研究杂环芳烃与DNA的相互作用。首先通过层层吸附自组装的方法将带相反电荷的PDDA及DNA固定到玻碳电极表面，然后将具有DNA光分子开关功能的钌吡啶配合物[Ru（bpy）2（dppz）]²⁺固定到电极表面，形成完整的固态ECL。选取三丙胺作为共反应剂催化放大探针分子的发光信号。如果农药分子与探针分子发生竞争置换，能够将探针分子从DNA的结合位点置换下来，ECL信号将会发生明显的降低。本文选用二氯喹啉酸、喹硫磷、多菌灵等杂环芳烃农药进行研究。通过竞争置换曲线，计算得到三种农药分子与DNA的结合常数在0.5×10⁴².3×10⁴L/mol范围内。