核酸适体(aptamer)是指从体外帅选的,并且是人工合成的DNA/RNA文库中筛选得到的单链寡核苷酸序列,能与相应的配体高亲合性、高特异性地结合。伴随核酸适体的发现,使得抗体抗原反应研究有了历史性突破,不仅弥补了现有抗体的的缺点,也为传统免疫传感器的发展开辟了一条新的道路。到目前为止,已成功构建了大量基于核酸适体的分析新方法,比如比色法、凝胶电泳法、压电、流动注射、表面等离子体共振、荧光、电化学方法等。电化学技术作为一种灵敏度高、检测浓度低、易操作、便于携带以及能体外检测的检测手段,有着其它检测手段无法比拟的优势。核酸适体有着的高的特异性结合能力,可将其作为识别元件,与电化学技术相结合,组建成新一代核酸适体电化学生物传感器,目前已成为分析化学和生命科学交叉学科的重要前沿研究领域之一。目前,虽然多种核酸适体电化学生物传感器的新方法已经被许多研究者们创新组建,并获得非常满意的分析性能合实验结果,但对核酸适体电化学生物传感器的研究仍处于起步阶段,还有许多重要问题仍需深入进一步研究。例如,功能化有序界面的构建与再生,纳米界面的修饰与组装,蛋白质(酶)与核酸等生物大分子电化学、细胞电化学、生物大分子间电子传递的本质,对电化学适体传感器的分析性能和各项参数(如适配体与靶物质相互作用的结合常数、适配体与靶物质及基体电极间作用力调控、适配体识别机理和传感器电活性探针的修饰及优化等方面)的研究和评价都不充分,并且实际样品中的应用也还需要拓展。本文利用金纳米颗粒和核酸外切酶Ⅲ放大电化学信号,以及核酸适配体的特异性识别优势,构建了检测生物蛋白与小分子的电化学传感器。论文主要内容如下：1.基于纳米金信号放大的核酸适体电化学生物传感器对癌胚抗原的检测本文构建的电化学生物传感器是以通过巯基组装到金电极上的癌胚抗原(CEA)适配体2(SH-CEA-apt2)、癌胚抗原(CEA)、通过巯基同时修饰二茂铁和癌胚抗原(CEA)适配体1(SH-CEA-aptl)的纳米金复合物三者形成三明治结构的复合物在金电极上二茂铁的差分脉冲伏安峰电流的信号变化为基础,实现了对癌胚抗原的间接电化学检测。该电化学生物传感器,一方面通过金纳米粒子大的比表面组装较多的巯基二茂铁放大了电化学信号,另一方面,由于两种不同的适配体SH-CEAaptl和SH-CEAapt2对CEA的同时识别,识别精度高于单一的适配体,大大降低了背景信号,降低了检测限,并提高了方法的选择性,成功构建了一种高灵敏、低背景、易操作的电化学生物传感器。在最佳实验条件下,该传感器的检测范围1-200ng/mL,检测限为0.5ng/mL (S/N=3),用于实际人血清中CEA含量的测定,结果良好。2.基于核酸外切酶Ⅲ信号放大的高灵敏核酸适体电化学生物传感器对三磷酸腺苷的检测设计了一种可以对三磷酸腺苷(ATP)特异性识别的5’末端标记亚甲基蓝(MB)、3’末端是单链结构的发卡型适配体(Apt2)。当目标物ATP不存在时,修饰到金电极上的单链DNA探针(Aptl)与Apt2不能碱基互补配对,并且Apt2能抵抗核酸外切酶Ⅲ的分解,电化学探针MB不能结合到电极表面,得到很小的背景电流信号；当目标物ATP存在时,Apt2识别目标物ATP导致发卡型适配体探针构象变化,并为核酸外切酶Ⅲ(ExoⅢ)创造切割位点。Apt2与ATP结合形成G-四链体结构,并与金电极上突出的单核苷酸5’末端单链探针Aptl杂交,将标记亚甲基蓝的Apt2结合到电极表面,且MB靠近电极表面,根据MB的差分脉冲伏安(DPV)峰电流信号,可对ATP进行定量检测。为了提高分析方法的灵敏度,加入核酸外切酶Ⅲ(ExoⅢ), Apt2上的3’端配对的核苷酸序列被剪切,从而释放出目标物ATP,而标记MB的Apt2仍然留在电极表面。释放出的ATP再次与电极上其它发卡式Apt2识别,如此循环,提高了目标物的利用率。这种自主循环过程剪切大量的发卡型适配体Apt2,从而使电化学信号明显增加,方法的灵敏度得到了较大的提高。在最佳实验条件下,该传感器对ATP的检测范围0.1-20nM,检测限达33pM(S/N=3),且具有良好的选择性。