生物标志物是人们发现的一类能够客观表征生命体健康程度的物质,实现其精准检测对于疾病诊断和预防具有非常重要的意义。电化学发光（ECL）生物传感器是一种以生物标志物作为目标物,利用生物敏感材料作为识别元件,基于材料的ECL响应原理,用于分析目标物的高灵敏传感分析方法。相较于临床诊断领域基于大型仪器的相关分析方法,基于ECL生物传感器的生物标志物分析方法具有操作方便、成本低廉、样品消耗量少、分析速度快等显著优势,因而在生物标志物检测领域具有十分重要的应用前景。在本论文中,我们利用三种常见的生物识别元件（多肽、抗原-抗体、核酸适配体）和金属配合物ECL发光体Ru（bpy）2（mcpbpy）Cl2,结合丝网印刷电极（SPE）,构建了三种基于不同识别机理的ECL生物传感芯片,研究了其在生物标志物（半胱天冬氨酸蛋白酶-3（caspase-3）、癌胚抗原（CEA）和凝血酶（TB））检测中的应用。具体研究内容如下:1、半胱天冬氨酸蛋白酶（caspases）是一类与细胞凋亡密切相关的天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶。监测caspase-3的活性,对于了解其在细胞凋亡过程中的作用,以及相关疾病的诊断与治疗具有重要意义。我们开发了一种新型三元自增强ECL材料（Ru-PEI@PCN-333（Al））,基于多肽剪切介导原理,构建了检测caspase-3活性的一次性ECL传感芯片。该发光材料采用MOF（PCN-333（Al））固载发光试剂Ru（bpy）2（mcpbpy）Cl2,利用共价键将共反应剂聚乙烯亚胺（PEI）与发光试剂连接,促进了材料的自增强ECL发光效率。将具有caspase-3特异性剪切位点Asp-Glu-Val-Asp（DEVD）、并能够猝灭Ru2+ECL信号的二茂铁（Fc）修饰多肽利用Au-S键组装到SPE电极表面,构建了一次性ECL传感芯片。当存在caspase-3时,由于肽段被特异性切割,使含Fc肽段脱离电极表面,实现了ECL信号的“Turn-ON”响应。其检出限低至0.017 pg/m L,具有出色的选择性、重现性和稳定性。成功的用于检测两种抗癌药物柔红霉素和阿霉素诱导的MOLM-13细胞凋亡。2、癌胚抗原（carcinoembryonic antigen,CEA）是由人体肿瘤细胞产生的糖蛋白,是一种在临床诊断和治疗癌症中常用的疾病标志物。通常在癌症患者的血清中,CEA水平明显升高。监测血清中CEA的浓度,对于疾病的早期诊断和了解癌症进程具有重要意义。我们开发了一种新型四元自增强ECL材料（Au NPs-Ru-Arg@NH2-Ti3C2-MXene）,基于抗原-抗体免疫识别原理,构建了检测CEA浓度的一次性ECL传感芯片。该材料以氨基修饰的过渡金属碳化物二维纳米层状材料（NH2-Ti3C2-MXene）作为载体,利用共价键将发光试剂Ru（bpy）2（mcpbpy）Cl2与共反应剂L-精氨酸（L-Arg）连接,再利用静电作用引入Au NPs,制备了四元自增强ECL材料。将CEA抗体（anti-CEA）滴到SPE电极表面,构建了一次性ECL传感芯片。当存在CEA时,由于蛋白质分子的绝缘作用和抗原-抗体生物偶联引起的空间位阻,实现了ECL信号的“Turn-OFF”响应。其检出限低至1.5 pg/m L,具有出色的稳定性、重现性和选择性,可成功的用于检测健康人和癌症患者血清样本中CEA的浓度。3、凝血酶（Thrombin,TB）是一种多功能的丝氨酸蛋白酶,在调节止血等多种生理过程中发挥着重要作用。其浓度异常往往涉及诸如心血管疾病、炎症反应、血栓栓塞等多种疾病。因此,研究一种高效的TB检测方法对于疾病的早期诊断和预防具有重要实用价值。我们以SPE为工作电极,TB适配体为识别元件,制备了一种简单的用于检测血清中TB的一次性ECL传感器芯片。首先,通过循环伏安（CV）法在SPE电极表面电聚合一层聚半胱氨酸（p L-Cys）,利用Au-S键组装一层Au NPs,并将含有巯基的发夹DNA固定在SPE电极表面,构成了一次性ECL传感芯片。将ECL发光试剂Ru（bpy）2（mcpbpy）Cl2通过共价键与ss DNA结合,制成发光探针ss DNA-Ru。该探针与TB适配体的一部分碱基序列互补形成捕获探针。当存在TB时,捕获探针中适配体与TB结合,导致捕获探针发生解离,游离出ss DNA-Ru。将该溶液滴加到传感芯片后,发夹DNA与游离的ss DNA-Ru碱基配对形成双链。发光试剂被组装到了电极表面,p L-Cys作为共反应剂,实现了ECL信号的“Turn-ON”响应。其检出限低至0.2 f M,具有出色的稳定性、重现性和选择性,成功用于检测人血清样本中的TB浓度。