脱氧核糖核酸（DNA）是遗传信息的承担者,是生物遗传的主要物质基础。生物机体的遗传信息以密码的形式编码在DNA分子上。对人体、病毒和细菌核酸中特定碱基序列的检测在疾病诊断、食品污染、法医鉴定和环境监测等领域都将会发挥越来越重要的作用。尤其是在分子水平检测基因突变,为在任何疾病出现征兆前的可靠诊断提供了可能。蛋白质作为生命物质基础,与各种形式的生命活动紧密联系在一起,它参与生命体的每一步反应和活动,蛋白质的定量测定是研究蛋白质的基础,尤其对蛋白质结构和功能研究、人体营养健康研究、疾病诊断以及药物、转基因食品及临床分析有重要意义。生命科学的飞速发展对DNA和蛋白质的检测提出越来越高的要求,而现存的传感器技术还在起步阶段。开发出更灵敏,稳定和简便的DNA和蛋白质检测技术是目前生命科学研究的热点所在。本论文的目的就是利用纳米金的优异的电化学性能和纳米磁性颗粒的顺磁性,研究基于生物识别的高度专一性、高灵敏度的电化学生物传感器,应用于蛋白及核酸序列的检测,特别是在对单碱基突变基因序列的检测中,为疾病的早期诊断提供新的、高灵敏的检测方法。全文共有四个部分:第一章绪论首先介绍了生物传感器的基本原理、分类及其研究进展。其中着重对电化学的DNA生物传感器的设计,尤其是如何提高其灵敏度、特异性以及研究进展做了分析与评述。接着综述了核酸适体电化学生物传感器的优势和应用,对今后的发展方向和趋势进行了展望。最后简述了纳米材料在生物传感器中的应用。第二章利用互补核酸杂交富集金胶实现信号扩增的特异性电化学适体传感器用于检测凝血酶的研究本文成功构建了一种利用互补核酸杂交富集金胶实现信号扩增的特异性适体传感器。以凝血酶蛋白为研究对象,利用凝血酶与其相对应的两核酸适体的高亲和性及磁性纳米颗粒的磁性分离技术设计了三明治结构的电化学适体传感器。再通过信标金胶上过剩的核酸适体链与另一段标记有金胶的互补核酸进一步杂交,获得金胶的选择性聚集,实现信号扩增。通过信号扩增,此传感器的灵敏度大大提高,其线性回归方程为Y=O.34085+0.11616X,对凝血酶蛋白的检测下限可以达到4.52×10^-15mol/L。该方法对凝血酶蛋白有很好的特异性,其他蛋白如溶菌酶和牛血清白蛋白的存在对于检测没有影响。此新型的纳米适体传感器制作简单,检测具有很高的特异性和灵敏度,并有望运用于生物医学领域检测凝血酶。第三章基于硫代三聚氰酸和金纳米颗粒形成网状结构实现信号扩增的超灵敏电化学适体传感器检测凝血酶蛋白的研究硫代三聚氰酸是一种具有三个巯基星状结构的分子。它能够利用自身的巯基与金纳米颗粒形成网状结构。本章利用金纳米颗粒和硫代三聚氰酸形成的网状结构来实现信号扩增,创造性的构建了超灵敏度和高度特异性的电化学适体传感器。线性范围为747×10^-17mol/L-1.494×10^-15mol/L。对凝血酶蛋白的检测下限可以达到7.82amol/L。对浓度为2.24×10^-16mol几样品重复测定十次,测得其相对标准偏差RSD为9.24%。该电化学适体传感器对凝血酶蛋白有很好的特异性,其他蛋白如溶菌酶和牛血清白蛋白对于检测没有影响。本文的研究成果,为蛋白与核酸适配体的基础研究,诊断学及药物研制提供了相关信息,有助于发展新型适体传感器,为研究蛋白与其对核酸适配体作用提供了新思路。第四章基于金纳米颗粒选择性聚集实现信号扩增、特异性提高的电化学生物传感器检测p53基因的研究本文首次利用金纳米颗粒的聚集实现信号放大作用,构建超灵敏和高度特异性的电化学DNA传感器,用于人类p53肿瘤抑制剂基因的研究。在实验中,根据p53基因的序列设计并合成了能特异性检测p53肿瘤抑制剂基因的二段探针,在一段探针上固定磁性颗粒以捕获并富集目标DNA,同时在另一段探针上标记金纳米颗粒作为检测信标。另外,通过硫代三聚氰酸和金纳米颗粒的自组装作用,形成金纳米颗粒和硫代三聚氰酸的网状结构,获得金纳米颗粒的选择性聚集,实现信号扩增。用此法检测得到的目标野生型DNA,最低检测限为2.24×10^-17mol/L。同时我们研究了不同的探针序列,对p53野生型和突变型一碱基错配的序列的特异性。在同样浓度的条件下,单碱基错配的突变型序列和完全互补的的野生型序列的区分度为57.07%。为了进一步提高该方法的特异性,我们在原有方法的基础上,采用茎环结构的捕获探针,使得单碱基错配的突变型序列和完全互补的的野生型序列的区分度再次提高。其区分度达到85.52%。该方法特异性检测p53野生型和突变型,其超高灵敏度的检测为癌症的早期诊断提供了可能。