临床上对核酸样本的快速检测能够大幅度缩短患者等待时间,避免因为等待确诊时间过长,错过最佳的治疗时间。因此,核酸的快速检测对生命健康具有重要的意义。目前存在的众多核酸检测技术中,基因测序以及核酸扩增技术等都需要以小时记的较长检测时间。电化学检测由于其灵敏度高、简单、快速的优势被广泛研究并应用于核酸检测。因此,本论文为实现核酸快速检测,基于电化学生物传感技术开展了以下的研究。DNA四面体因其出色的机械刚度和结构稳定性而在生物传感器结构中发现了广泛的应用。然而,如何通过使用DNA四面体来构建高度敏感的生物传感器仍然是一个挑战。在这项工作中,借助于高特异性的邻近表面杂交检测技术的协同作用,基于DNA四面体纳米结构的优势,开发了一种超灵敏电化学生物传感器,可以实现2小时内的核酸检测。通过将靶标识别位点设置在DNA四面体传感系统的倾斜侧链结构上,可以有效减少临近界面杂交时的空间位阻。当靶标与DNA探针杂交时,能够保证标记在DNA探针(Fc-probe)末端的二茂铁(Fc)足够接近生物传感器的表面,从而产生敏感的法拉第电流信号。实验结果显示,构建的生物传感器在核酸靶标的浓度范围为1 fM到10 pM时具有良好的线性关系,线性相关系数为0.9977,检测限为100 aM,具有较高的检测灵敏度。另外,通过电极表征和对不同放置时间的生物传感器进行靶标检测时都显示出良好的稳定性。而且,实验证明该生物传感器在模拟复杂的生物环境中展现出较高的的抗干扰能力。这里建立的电化学传感系统大大提高了基于DNA四面体的DNA生物传感器的检测灵敏度,将进一步促进其实际应用。然而,基于核酸杂交的核酸检测技术都在依赖于被动杂交来实现,这种被动杂交技术的杂交时间长使得核酸靶标检出的时间增长。而电场辅助下的核酸在溶液中受电场作用迁移速率增加,碰撞几率增加,能够大幅度加速核酸之间的杂交反应。因此,在这里构建比率型电化学核酸生物传感器,利用电场辅助技术实现了电极表面的核酸快速杂交以及检测。比率型生物传感器的设计减少了电场辅助存在下金电极表面的非特异性吸附,能够减少背景信号。另外,核酸靶标的杂交仅在90s内即可完成,并且在浓度1.0×10-13M,1.0×10-12M,1.0×10-11M,1.0×10-10 M,1.0×10-9 M范围内具有良好的线性关系,检测限(LOD)为1.2×10-14M(S/N=3),展现出了相比单信号检测下更好的线性。该方法摆脱了酶的使用,整个实验过程中无需任何核酸扩增步骤,降低了因实验过程中人员操作不当而气溶胶污染的可能性。为超快速的电化学生物传感器用于现场化核酸检测提供了理论研究基础,将对DNA引起的疾病的快速筛查起到重要的研究意义。