电致化学发光（ECL）生物传感方法是一种基于生物分子识别引起ECL信号响应实现检测的方法,其中以生物活性分子作为识别元素,以ECL试剂/材料作为信号指示,通过将生化相互作用转化为可量化的ECL信号来测量目标分子的浓度。它结合了电化学方法和化学发光方法的优点,与其他光学分析法相比,具有高灵敏度、高选择性、低背景信号、宽的动态检测范围、设备简单等诸多独特的优势。在ECL生物传感器中,比率型ECL生物传感器是一种相对较新的ECL构建策略。比率型ECL生物传感器不仅具有常规ECL检测的固有优势,而且可以有效地减少仪器或环境影响,特别是在低浓度目标或复杂的生物系统中能够提供更准确的分析结果,因而引起了越来越多的研究兴趣。目前为止,比率型ECL生物传感器主要分为波长分辨的ECL比率法和电位分辨的ECL比率法,已被广泛应用于各种离子、microRNA、蛋白质、细胞等的检测。然而常见的ECL比率法通常要求供受体之间具有较好的能量转移效率,或较宽易分辨的发光电位,且阴/阳极发光材料可共享的共反应剂,这些条件成为限制它们发展的主要因素。因此,开发新型的比率生物传感器,对拓展ECL传感器在生物分析领域的应用具有重要意义。本文利用内标法和电致化学发光信号/电化学信号的比值法,并结合核酸扩增策略,设计了两种比率型microRNA ECL传感器,为比率型生物传感器的开发提供了新思路。1、构建了基于内标法的比率microRNA传感器,并成功用于microRNA-21的定量分析。该传感器利用Au-g-C3N4纳米片的阴极ECL信号作为内参信号,鲁米诺分子在阳极的ECL信号作为监测信号,以过氧化氢作为共反应剂。当检测液中含有microRNA-21时,电极表面修饰的探针DNA链发生催化发卡组装反应,将Pt纳米簇标记的探针DNA链带至电极表面。随着microRNA-21的浓度增加,电极上组装的Pt纳米簇增加,其催化鲁米诺的阳极ECL信号强度也随之增强,而Au-g-C3N4纳米片的阴极ECL信号保持不变。通过监测阳极信号强度与内参信号强度的比值响应,在1 f M～100 p M的线性范围内实现对目标microRNA-21浓度的灵敏检测,检测限为0.1 f M（S/N=3）。2、设计了一种基于电致化学发光与电化学信号比值的比率型microRNA传感器,用于灵敏检测microRNA-21。该方法中以鲁米诺分子为ECL信号发射器,二茂铁为EC信号发射器。在初始条件下,二茂铁作为猝灭剂使得ECL信号值处于猝灭的状态。当溶液中含有microRNA-21时,会引发与两条捕获DNA链的邻近杂交反应,并进一步与底物DNA链形成MNAzyme。在Mg2+的辅助下,MNAzyme能够催化裂解底物DNA链,标记二茂铁的部分DNA片段从电极表面释放,电极表面剩下的G-四联体DNA链与血红素形成血红素/G-四联体结构。随microRNA-21浓度的增加,电极表面的二茂铁含量减少,EC信号也减小;血红素/G-四联体结构则随microRNA-21浓度的增加而增加,对H2O2的催化作用也增加,使鲁米诺的ECL信号有效增强。通过监测两种信号的比值,在1 f M～1 n M的线性范围内实现了对microRNA-21高精度检测,检测限达到了0.03 f M（S/N=3）。