电化学生物传感器是一类基于生物识别元件特异性识别目标物,产生一系列物理化学变化,通过信号转换元件将这些变化转变为电流、电位、电阻或阻抗等形式的电化学信号输出的装置。电化学生物传感器以经济高效的方式提供快速、准确和灵敏的响应,受到了广泛关注。电化学生物传感器通过不同类型的纳米材料包括金属纳米材料、金属氧化物纳米材料、碳纳米材料等来提高传感策略的灵敏度,并引入主客体识别辅助策略、DNA酶辅助目标物循环等策略达到信号放大的目的。到目前为止,电化学生物传感器已被用于检测多种传染病、肿瘤、神经性退行性疾病的生物标志物。本论文的目的是提高电化学生物传感器的灵敏性,构建了三种信号增强型电化学生物传感新方法,并用于疾病相关生物标志物的检测。主要工作内容如下:1.基于激光打印石墨烯电极构建17β-雌二醇电化学适配体传感器17β-雌二醇（E2）是三种雌激素中最强的一种,也是女性生殖系统中的重要因子。该激素水平异常会导致健康问题,如骨骼脆弱、尿路感染甚至抑郁。本研究构建了一种能够灵敏地选择性地检测E2的电化学适配体传感器。识别E2的适配体被分为两个片段:片段1被金刚烷功能化,能通过金刚烷和聚β-环糊精（poly β-CD）之间的主客体识别作用固定在poly β-CD修饰的电极表面;片段2用金纳米颗粒AuNPs标记,只有在E2存在的情况下,片段2才能和片段1形成茎环结构。这种特异性识别过程触发电化学信号的变化（AuNPs还原引起的峰电流的变化）,通过差分脉冲伏安法（DPV）记录。传感设计的可行性首先在商用玻碳电极（GCE）上进行了研究,其线性检测范围为1.0×10-13～1.0×10-8 M,检测限（LOD）为0.7 fM。然后,该传感方法被转换到塑料衬底的一次性、便携式激光打印石墨烯电极（LSGE）上。E2在LSGE上的检测范围为1.0×10-13～1.0×10-9M,LOD为63.1 fM。从玻碳电极到低成本、一次性使用的激光打印石墨烯电极的成功转化,凸显了这种传感设计在商用便携式传感设备上检测E2和相似生物分子的潜力。2.基于激光打印石墨烯电极构建新型电化学胰岛素适配体传感器胰岛素是一种由胰腺β细胞分泌的肽类激素,影响糖尿病及相关并发症的发展。在此,我们设计了一种电化学适配体传感器,应用核酸外切酶Exo I和金纳米颗粒实现对胰岛素的灵敏检测。先通过恒电位法在玻碳电极上电镀金纳米颗粒来增大电极的导电性和比表面积,将巯基修饰的适配体通过金-硫键自组装到电极表面。在适配体传感器上孵育核酸外切酶I（Exo I）,可以催化电极表面的单链适配体的水解,而胰岛素能保护与之结合的适配体不被水解。因此,未结合的适配体被Exo I剪切,而与胰岛素特异性识别的适配体则留在电极表面。接着,将金纳米粒子-适配体（AuNPs-Apt）探针引入电极表面,和电极表面的胰岛素适配体复合物形成“三明治”结构。氧化还原探针亚甲基蓝（MB）插入适配体的鸟嘌呤碱基中,AuNPs-Apt-胰岛素-适配体的三明治结构放大了来自MB的电化学信号。该信号与胰岛素浓度密切相关。首先在玻碳电极（GCE）上进行了传感实验的开发和验证,其线性检测范围为0.1 pM～1.0μM,检测限（LOD）为9.8 fM。然后,该传感方法被转换到一次性、便携式激光打印石墨烯电极（LSGE）上,胰岛素在LSGE上的检测范围为0.1 pM～0.1 μM,其LOD为22.7 fM。结果表明,成功构建了灵敏的、一次性的用于胰岛素检测的LSGE传感器。3.基于2-吡啶甲醛和多肽的“Signal-on”型电化学生物传感器用于BACE1的检测阿尔茨海默病（AD）是通过大脑中的β-分泌酶（β-淀粉样前体蛋白裂解酶1,BACE1）生成β-淀粉样蛋白（Aβ）的关键水解酶,所以BACE1被认为是AD早期有希望的治疗靶点。在这项工作中,通过2-吡啶甲醛（2PCA）合成了 Fc-probe探针,该探针能特异性地识别肽链N-末端,不会结合侧链氨基,基于此设计了一种简单、灵敏的信号增强型电化学方法来检测BACE1的活性。首先在玻碳电极上沉积一层金纳米颗粒（AuNPs）,将N-端乙酰化、C-端留有半胱氨酸残基的多肽与电极孵育,肽链的半胱氨酸残基通过金-硫键结合到AuNPs/GCE表面。用巯基己醇封闭电极后,BACE1对肽链的剪切使其乙酰化的一端暴露N-末端,Fc-probe探针特异性识别N-末端,引入电化学信号,而且二茂铁电化学信号随着BACE1浓度的增加而增大,最终实现对BACE1活性的定量检测。该传感器的检测范围是0.02 U/mL-50 U/mL,检测限为8.0 mU/mL。该方法简单、灵敏度高,检测成本低,适用于BACE1活性的检测。