电化学传感器由于操作简单、灵敏性高、成本低廉、响应快、可用于微量分析等优点得到迅速发展。将电化学传感器与生物分析结合起来,利用酶、核酸和其它生物活性物质可以监测生命体系或与之相关联的生命过程。一些新型纳米技术逐步引入生物电分析化学研究领域,显示了广阔的前景。纳米材料具有大比表面积,高催化活性等特点,将它们作为传感器材料,具有高选择性、高灵敏度、快速方便检测等特点。随着DNA纳米技术快速发展,以DNA链为组装原料,利用碱基间互补配对作用,能够构建各种各样的多维DNA纳米结构,并用于生物传感。综上所述,结合相关文献报道,基于核酸和类核酸,本论文开发了一系列新型电化学生物传感器,具体研究工作包括以下几个方面:（1）基于DNA功能化金纳米颗粒（DNA-Au NPs）和末端脱氧核苷酸转移酶（Td T）,构建了一种新型超灵敏的电化学DNA检测平台。我们发现Td T介导延伸形成的DNA序列与脱氧核苷酸（d NTP）的种类和含量有很大关联。通过合理控制d NTPs的配比组成,利用Td T在DNA的3’羟基端进行延伸,两类信号放大方式导致树枝状电化学传感器的形成:第一类是Td T介导扩增的“树干”形成,杂交目标DNA后,加入Td T和三磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸（d TTP）,目标DNA的3’端依赖Td T的延伸合成了一条较长的富胸腺嘧啶（T）的DNA序列;“分支”的形成,这个过程依赖于负载在金纳米颗粒表面的信号DNA延伸,通过控制三磷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸（d GTP）和三磷酸腺嘌呤脱氧核苷酸（dATP）的比例形成富鸟嘌呤（G）的DNA序列。第二类是将DNA-Au NPs与Td T介导形成的“树干”杂交,为“分支”的形成充当载体。结果表明,在60%d GTP和40%dATP的条件下,经过Td T的驱使,信号DNA的3’端能够延伸并随机合成富G的DNA序列,该序列在铅离子(Pb²⁺)的诱导下能够形成鸟嘌呤四链体结构（G4）,结晶紫（m CV）能够堆积在G4的表面上,并产生电化学信号。该电化学DNA传感器能够高灵敏度和高选择性地检测DNA,检测限低至1 f M。同时我们也构建了一个多功能的电化学传感平台,用来检测Pb²⁺和凝血酶,并成功地应用于实际样本分析。（2）辅酶A（CoA）是一种一端含有巯基,另一端含有类腺嘌呤结构的化合物,基于CoA末端的巯基,将其与银离子（Ag（I））混合反应,通过巯基和Ag（I）的作用能够形成很多-CoA-Ag（I）-的重复单元,合成CoA-Ag（I）配位聚合物（CoA-Ag（I）CP）。因为CoA末端的类腺嘌呤结构,使得CoA-Ag（I）CP的骨架上有很多腺嘌呤基团,有类似rna的结构。我们采用荧光光谱、紫外光谱、红外光谱、聚丙烯酰胺凝胶电泳以及原子力显微镜对coa-ag（i）cp的表面形貌和物理性质进行表征。结果说明该聚合物呈现一种线性结构,并能够稳固地吸附在石墨烯（go）的表面。随后,我们发现该聚合物有着特殊的电催化性质,能够用于电催化双氧水（h2o2）还原,并对该电催化机理进行了初步探讨。同时我们首次开发了一种免标记的hat活性检测的电化学方法,这是由于乙酰辅酶a（ac-coa）在乙酰转移酶（hat）的作用下将乙酰基转移到底物多肽的特定赖氨酸残基上,得到乙酰化多肽和coa,产物coa与加入的硝酸银相互作用而形成coa-ag（i）cp,从而可以达到检测乙酰转移酶的目的。该电化学传感器为开发以hat为基础的临床诊断方法以及靶点药物提供了理论基础和实践经验。（3）本工作设计了dna三棱柱纳米结构探针,并将其用于电化学生物传感器的构建。我们通过三类dna链组装dna三棱柱纳米结构（prism）,一类带有巯基的dna链被用于覆盖棱柱的侧面,另一类dna链被用于辅助棱柱侧面的形成,并伸展开一个悬挂端,第三类dna链被用于覆盖棱柱的两个底面。因此,该三棱柱的一个底面含有三个巯基,一个底面含有三个悬挂端。巯基通过巯基和金的作用能够稳定地吸附在金电极表面,这样在宏观电极表面不仅具有大量的探针,而且能精确控制探针之间的距离。三棱柱另一个底面支出来的三个悬挂端,可以用来捕获需要检测的目标dna。随后通过碱基互补配对作用引入生物素修饰的信号dna,利用生物素和亲和素的结合作用引入亲和素修饰的辣根过氧化物酶（avidin-hrp）,该传感器能够催化双氧水氧化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（tmb）产生电化学信号输出。本章节,我们将dna三棱柱纳米结构基底电极和单链dna基底电极进行了对比研究,发现这种dna三棱柱纳米结构基底电极在修饰过程中无需巯基乙醇（mch）的修饰仍然可以稳定地直立在电极表面。这主要是由于dna三棱柱纳米结构的中空结构使得电极表面具有一定的厚度,可以提供稳定的类溶液环境,提高传感器捕获探针和靶分子的结合能力。实验结果表面我们的传感器具有较强的抗蛋白干扰能力,并成功地应用于实际样本的分析。（4）microrna不仅序列短、含量低,而且在同一乳腺癌对象的血清中,存在很多不同的表达状况的micrornas,因此,发展一种快速、廉价、简单并能够实现多种micrornas同时检测的方法成为了一种挑战。针对这一问题,在第四章的基础上,我们设计了7类不同的dna链,组装了具有良好可寻址性的dna三棱柱纳米结构。其中,一类dna链用于覆盖棱柱的两个底面,另外6类dna链用于覆盖棱柱的侧面,其中三类dna链含有巯基,另外三类dna链含有悬挂端,选择一类巯基dna链和一类悬挂端dna链形成侧面的一条棱。通过严格的控制1:1:1的组装比例,该DNA三棱柱纳米结构一个底面有三个巯基,另一个底面有三个不一样的悬挂端。三个巯基使得该DNA三棱柱纳米结构能够稳固地吸附在金电极表面,三个支出来的序列不一样的悬挂端,可以用来捕捉三种目标DNA,这样就突破了只能检测一个目标物的局限。由于金属硫蛋白有7个巯基,通过巯基和金属的作用,能够结合不同的金属离子,基于此,我们利用金属硫蛋白上的巯基和信号DNA上的氨基发生偶联反应,通过改变与金属硫蛋白结合金属离子,可以设计不同的电化学信号输出端。本研究中我们将金属硫蛋白分别结合了三种金属离子(Zn2+,Cd2+和Pb²⁺),并将这三种金属硫蛋白偶联到信号DNA上,形成三种不同的信号探针,通过信号DNA与目标DNA的杂交,将这些信号探针组装到电极表面,再利用电化学示差脉冲溶出伏安法对这些金属离子进行定量检测,间接地实现目标DNA的检测。为了改进该传感器的灵敏度,我们采用核酸超级夹心方法达到信号放大的效果,实验结果说明检测限能够提高2个数量级。该传感器也用来检测三种不同的micro RNAs（21,200c和205）,并成功地应用于乳腺癌血清样本中三种不同表达状况的micro RNA的检测分析,对癌症早期的诊断和药物发展有十分重要的意义。