蛋白质和核酸等生物标志物的灵敏准确检测对于疾病诊断具有十分重要的意义。与临床诊断领域基于大型仪器的相关分析方法相比,生物传感器由于操作方便、成本低廉、样品消耗量少、分析速度快,且具有较高的选择性和灵敏度,因而在疾病标志物检测领域具有十分重要的应用前景。为了实现复杂基质中低丰度生物标志物的准确检测以满足疾病早期诊断需要,如何结合各种信号放大技术来进行生物传感器的高灵敏信号转导策略构建及其分析灵敏度的有效提高,近年来已经成为分析科学领域的热点研究问题。为此,本论文分别以癌胚抗原（CEA）蛋白质标志物和micro RNA-21核酸标志物作为模型分析物,基于免疫及核酸高特异性生物识别与相关纳米材料及核酸信号放大技术,在疾病生物标志物的高灵敏生物传感策略研究方面开展了如下两个工作:1. 直立碳纳米管上酶催化金纳米粒子沉积用于蛋白质电化学免疫传感将基于直立单壁碳纳米管（SWCNT）构建的免疫传感器上的夹心免疫反应与金纳米探针的酶催化金纳米粒子（Au NPs）沉积相结合,成功发展了一种高灵敏电化学免疫传感新方法。该直立碳纳米管结构是通过在芳基重氮盐修饰电极上共价连接末端羧基化的SWCNTs制备而成的。它不仅为高密度固定抗体以制备免疫传感器提供了一个良好的平台,而且还可作为一种有用的分子线在电化学免疫传感过程中较好促进其电子传递。同时,在Au NPs表面进行高含量葡萄糖淀粉酶功能化制备而成的纳米探针,还可在免疫传感器上通过酶反应催化沉积产生大量的Au NPs。这样,基于免疫传感器上夹心免疫反应对制备的酶纳米探针的定量捕获,以及这些纳米粒子的电化学溶出分析,即可方便实现该方法的信号转导。由于直立SWCNTs上的灵敏金溶出分析,以及纳米探针的多酶信号放大均可极大增强传感器的电化学信号响应,因此该方法的可从1 pg m L^-1至100 ng m L^-1线性范围内实现对CEA肿瘤标志物的高灵敏检测,检测限低达0.48 pg m L^-1。2. 基于核酸外切酶及镁离子DNA酶信号放大的mi RNA均相比色生物传感结合核酸外切酶及金属离子DNA酶的双重信号放大作用,成功发展了一种可用于micro RNA-21（mi RNA-21）高灵敏比色检测的均相生物传感新方法。基于设计的发夹DNA与目标分析物与之间的核酸杂交,T7核酸外切酶（T7 Exo）的催化反应即可被触发,从而引起设计在发夹DNA上的Mg²⁺DNA酶碱基序列的剪切释放。同时,该催化反应中释放的mi RNA-21分析物还可重新参加与发夹DNA的杂交反应,从而实现基于T7 Exo辅助作用的目标物循环。这样,上述反应释放的高含量Mg²⁺DNA酶碱基序列即可进一步与固定在磁珠表面的其底物链组装形成Mg²⁺DNA酶的活性二级结构,从而催化剪切释放底物链上的生物素标记DNA片段。利用制备的辣根过氧化酶功能化Au NP（Au NP/HRP）纳米标记物在上述磁珠平台上的生物素-亲和素特异性识别及其催化显色反应,即可实现该均相生物传感方法的方便比色信号转导。由于T7 Exo辅助目标物循环和Mg²⁺DNA酶的催化剪切反应均可大大促进基于Au NP/HRP纳米标记物作用的比色信号响应增强,因此该方法具有很高的分析灵敏度。在优化条件下,该方法可从0.01 p M至1 n M线性范围内实现对miRNA-21的准确检测,检测限低至3.1 fM。