一直以来，癌症都是制约人类寿命增长的最主要原因之一，尤其是在如今医疗水平发达的现代社会。因此，肿瘤癌症的诊断与治疗、肿瘤药物的研发和疗效的临床监测一直是科学研究的前沿领域之一。传统的癌症诊断主要包括光谱学、色谱学等技术，这些诊断技术常常会伴随有假阳性结果，给癌症的确诊带来一定的影响。电化学与光电化学传感技术是一种基于将电化学和光电化学响应与生物分子识别技术结合的传感技术，具有装置简易、检测成本低廉、灵敏度高、干扰信号少以及易于微型化集成化等特点，因此越来越多的被应用于肿瘤的诊断与监测领域当中。其诊断结果可以和传统的诊断技术形成良好的互补与对照，为肿瘤癌症的确诊提供更加令人信服的依据。细胞凋亡是一种细胞程序性死亡过程，对于细胞新陈代谢，尤其是肿瘤细胞的增殖与死亡有着重要意义。细胞凋亡常常被用来作为肿瘤细胞的治疗与肿瘤药物疗效等方面研究的重要依据。目前，细胞凋亡的检测方法主要依托于光学和色谱学技术，同肿瘤诊断一样，这些传统的检测技术存在较多的假阳性结果，大大影响了判断的准确性。而电化学和光电化学技术具有高灵敏度和低干扰的特点，将电化学技术和光电化学技术引入到细胞凋亡的检测，可以大大减少假阳性结果带来的误差，对肿瘤治疗效果及药效的评估具有积极意义。　　本文主要利用纳米材料构建了高灵敏度和低干扰的电化学和光电化学传感平台，通过对细胞凋亡信号分子的识别与检测，对肿瘤细胞诊断和凋亡以及肿瘤药物疗效进行评估。实验主要包括以下几个方面:　　1、石墨烯-硫化镉纳米复合物的一步法合成及增强型光电化学细胞传感的构建　　通过一步法合成了GR-CdS纳米复合材料，该方法简单快速，可以用于其他石墨烯金属硫化物复合材料的合成。制备所得的GR-CdS纳米复合材料不仅具有石墨烯优异的电子传递性能和硫化镉的高光电化学信号响应，还能减少电子-空穴对的复合，提高了光电转换效率和光电信号响应。通过层层组装的方法，该纳米复合材料被用于构建光电细胞传感平台，并用于HeLa细胞的捕获与检测。结果表明，该传感平台对HeLa细胞的检测具有较宽的线性范围和较低的检测限。基于其优异的光电性能，GR-CdS纳米复合材料还可以用于其他光电传感平台的构建。　　2、多重信号放大的光电化学传感平台用于慢性髓性白血病药物疗效的评估　　慢性髓性白血病细胞是一种恶性的克隆型造血于细胞免疫疾病，目前最有效的治疗手段是骨髓移植。但是移植手术价格高昂，骨髓配型困难，复发率较高。因此，有效的抗白血病药物常被用来控制病情的发展，与之匹配的药物疗效评估体系也随之发展起来。本工作构建了一种新颖的光电化学传感平台检测细胞凋亡标记物caspaspe-3的活性，从而评估肿瘤药物的疗效。首先，合成一种Mn掺杂的CdS-ZnS核壳纳米粒子(Mn∶CdS@ZnS)作为光电信号分子。接着，在纳米粒子表面修饰上含有天冬氨酸残基的多肽，并通过caspase-3剪切控制粒子表面的多肽数量。最后将连接有亲和素的碱性磷酸酶(ALP)修饰到剩余的多肽上。检测时，将传感电极浸泡在2-磷酸-L-抗坏血酸(AAP)溶液中，ALP催化底物AAP生成产物抗坏血酸(AA)。AA是一种比AAP更加优异的电子供体，在光照条件下，电极产生的光电流会随着AA浓度的增加而增加。通过检测酶反应后光电流的强度，可以间接检测caspase-3的活性，从而评估抗肿瘤药物尼洛替尼的疗效。结果表明，药物尼洛替尼能够有效地诱导K562细胞凋亡。该光电传感平台具有良好的灵敏度，重复性和稳定性，并可用于其他肿瘤细胞凋亡的诊断。　　3、基于CdSeTe@CdS@ZnS QDs敏化多孔TiO2的光电化学传感平台用于caspase-3的检测　　通过高温灼烧聚苯乙烯微球(PS)和二氧化钛(TiO2)混合薄膜电极去除PS微球的方法，构建了一种多孔结构的TiO2薄膜电极(M-TiO2)。该电极具有更大的比表面积，能够提高电子传递速率，有效增大光电流。为了进一步增强光电信号响应，CdSeTe@CdS@ZnS QDs被用于敏化TiO2电极，其可以有效拓宽光谱吸收范围，提高电子-空穴分离的效率，减少复合损失。在此基础上构建一种多重信号放大的光电化学传感器，用于caspase-3的检测。首先在敏化后的电极表面固定上生物素标记的多肽，多肽上的天冬氨酸基团可以被caspase-3剪切。接着，在多肽表面修饰上亲和素标记的碱性磷酸酶(SA-ALP)。将构建好的电极浸入AAP溶液中，ALP酶可以有效催化底物AAP生成AA。AA具有更加优异的供电子能力，并更加有效的捕获空穴，从而提高光电流响应。AA的生成量与电极上ALP酶和多肽量成正比，从而与剪切多肽的caspase-3活性成反比，因此通过检测光电流强度的变化，可以间接检测caspase-3的活性，从而评估白血病药物尼洛替尼的疗效。　　4、Caspase-3电化学传感平台的构建及对慢性髓性白血病药物的疗效评估　　近年来，慢性髓性白血病的发病率呈现逐年增加的趋势，因此更加有效的治疗手段和药物评估体系显得愈发重要。在现有的治疗手段中，药物联用技术常常被用于白血病的治疗和疾病的发展，其中，凋亡诱导配体TRAIL蛋白和肿瘤药物联用被认为是较为有效的治疗手段之一。本工作利用纳米生物技术，构建了一种新颖的细胞电化学传感平台，通过检测凋亡信号分子caspase-3的活性，监测白血病药物达沙替尼和TRAIL蛋白联用的疗效。电极构建时，金纳米粒子、碳纳米管和玻碳电极被用于构建传感平台的基底，接着将生物素标记的巯基多肽修饰在电极上，多肽的天冬氨酸基团可以被caspase-3特异性剪切。之后，将碱性磷酸酶(ALP)通过生物素-亲和素作用固定到多肽上。检测时，将传感电极浸泡在AAP溶液中，ALP酶催化AAP生成产物AA，通过检测AA的电化学信号可以间接检测caspase-3的活性。结果表明，TRAIL蛋白与达沙替尼联用可以更加有效的促进白血病细胞的凋亡，这为白血病的治疗提供了一个潜在有效的治疗方案。该电化学传感平台构建简单，使用方便，环境污染小，具有良好的稳定性和重复性，还可以用于其他肿瘤疾病药物疗效的评估。　　5、双标记电化学免疫传感平台的构建及肿瘤细胞凋亡调控因子Bcl-2和Bax的同步检测　　Bcl-2和Bax凋亡调控因子常常被用于检测肿瘤细胞的凋亡和评估肿瘤药物的疗效。本工作设计了一种新颖的双标记免疫夹心电化学传感器，用于Bcl-2和Bax蛋白的同步检测。首先，还原态氧化石墨烯(RGO)为电极基底，用于固定Bcl-2和Bax捕获抗体。BSA蛋白封闭后，电极通过免疫反应捕获Bcl-2和Bax抗原蛋白，并进一步捕获标记有信号探针的Bcl-2和Bax信号抗体。介孔二氧化硅(mSiO2)被用于富集CdSeTe@CdS QDs和Ag NCs，并修饰Bcl-2和Bax抗体作为信号探针。mSiO2可以提供较大的比表面积，更好地被PDDA或PEI功能化，从而修饰更多的纳米粒子和抗体分子，达到信号放大的目的。将构建好的传感电极浸入酸性溶液，信号探针被酸溶解，得到的含有Cd2+和Ag+的溶液，电极上Bcl-2和Bax蛋白的含量分别与Cd2+、Ag+的溶出伏安信号成正比。结果显示，Bcl-2和Bax的浓度和金属离子的溶出伏安电流呈良好的线性关系，线性范围为1ng/mL到250ng/mL，检测限低于0.5fmol。该传感器被进一步用于药物尼洛替尼诱导K562细胞凋亡疗效的评估。实验表明，随着药物浓度和凋亡时间的增加，Bcl-2的表达水平逐渐下降，而Bax的表达水平逐渐增加，这意味着白血病细胞的凋亡受到Bcl-2凋亡基因家族的调控，同时，Bax/Bcl-2用于评估细胞凋亡情况和药物的疗效。该传感器对K562细胞的检测限低于1000cells。该传感器独立的检测步骤和稳定的金属离子溶液能够有效减少平行样品之间的误差，以及传统检测方法中潜在的系统误差。