电化学生物传感器作为一种集结了生物传感器和电化学技术优点的新型分析模型,已经在食品检测、环境监测、药物以及临床诊断等方向得到广泛的应用。随着科学研究的高速发展,对于开发稳定性更好以及灵敏度更高的电化学生物传感器提出了新的技术挑战。本研究将结合具备优异性能的金属纳米材料和DNA自组装、酶级联放大、目标物循环放大等生物信号放大技术构建一系列电化学生物传感器用于超灵敏分析Pb²⁺、b2微球蛋白和三聚氰胺。主要开展的工作如下:1.双引发剂诱导银纳米粒子修饰的DNA聚合物解聚用于超灵敏的Pb²⁺电化学检测分解树枝状DNA聚合物一般是通过单引发剂与靠近电极底部的DNA杂交来实现的。然而由于巨大的DNA分支结构和电极之间的空间位阻,以及有限的DNA引发剂以较慢的速度分解树枝状DNA聚合物,限制了DNA聚合物的分解效率。为了解决这一问题,我们主要是通过设计DNAzyme辅助目标物循环放大产生大量的双引发剂（T₁和T₂）诱导树枝状DNA聚合物的高效解聚,提高传感器的灵敏度。一方面,我们采用杂交链式反应（HCR）在电极上构建树枝状的DNA聚合物固载大量的电化学信号标签银纳米颗粒（AgNPs）,增加了电化学响应信号。另一方面,目标物Pb²⁺循环剪切Pb²⁺-DNAzyme中的底物链,产生大量游离的T₁和T₂参与聚合物的分解,实现了目标物的循环放大,提高传感器的灵敏度。此外,产生的双引发剂通过链置换反应（SDR）诱导树枝状DNA聚合物高效解聚,该过程是无酶参与的等温过程,可以选择性地解聚树枝状DNA聚合物的支链和主链,从而实现Pb²⁺的超灵敏检测,其检测范围是1 pmol/L至100 nmol/L,检测限为0.24 pmol/L。2.基于功能化b-环糊精-二茂铁主客体复合物多重信号放大构建的新型电致化学发光传感器如何提高发光效率成为了近年来开发高灵敏的电致化学发光传感器的研究热点。其中,缩短发光体与共反应试剂间的距离可以有效地提高电致化学发光（ECL）体系的发光效率。另外,由于天然过氧化物酶存在活性不稳定且分离困难的缺陷,因而同时具备优异稳定性和模拟过氧化物酶性能的金属纳米材料引起了广泛关注。鉴于此,通过环糊精（β-CD）与二茂铁（Fc）主客体识别作用将β-CD功能化的N-（氨基丁基）-N（乙基异鲁米诺）（ABEI）与Fc功能化的共反应试剂L-半胱氨酸（L-Cys）结合,使得发光体ABEI和共反应试剂L-Cys之间的距离大大缩短,从而得到较高的发光信号。同时,基于具有模拟酶性质的空心纳米金（HAuNPs）和Fc对H₂O₂的多重催化信号放大策略,构建了一个简单灵敏的ECL免疫传感平台,并成功实现对β2-微球蛋白（b2M）的检测。所开发的策略利用具有多重信号放大作用的功能化金属纳米复合材料实现了高效的ECL发光效率,也为其他蛋白质的检测提供了一种新的检测思路。3.基于金纳米棒肩并肩自组装调控酶级联催化效率用于三聚氰胺的超灵敏电化学检测酶级联放大技术对电化学信号的增强作用比单酶催化信号放大手段更为显著。将酶间距调控到最佳距离是实现更为高效的酶级联反应的一种重要手段。但对于传统调控酶间距的载体（金属有机骨架、DNA纳米结构等）而言,存在制备过程繁琐和结构易受损的不足,导致酶级联催化效率受到限制。为了解决上述问题,我们合成具有各向异性的金纳米棒（AuNRs）,并将其作为支架调控酶间距,在均相溶液中通过目标物三聚氰胺诱导AuNRs自组装达到最佳的酶间距获得高效酶级联放大。具体地,AuNRs的两个末端区域可以优先被葡萄糖氧化酶（GOx）和辣根过氧化物酶（HRP）取代,并在目标物诱导下形成大量规则的肩并肩组装模式使得GOx和HRP实现了高度有序、稳定以及最佳的排列,提高了酶级联催化效率。同时,AuNRs还可以作为模拟酶催化级联中间产物H₂O₂的分解,进一步催化酶级联反应使酶级联反应效率增大。此外,我们构建的均相电化学生物传感器避免了在电极表面上繁琐耗时的修饰过程。目标分析物与信号分子的识别都在均相溶液中进行,进而避免了电极表面的空间位阻效应,增强了识别和响应效率。通过上诉双重放大策略,该传感平台实现了三聚氰胺的定量检测。