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电化学生物传感器是涉及了化学,生物,物理和材料等学科知识的综合利用,旨在开发出灵敏度高,特异性强,响应时间短,价格低廉的检测器。电化学生物传感器的检测原理是以核酸或催化剂等作为修饰材料,当修饰材料与检测物质发生反应时,引起电流,电位,电阻和电荷上的变化,从而达到检测的目的。如何提高修饰材料的负载量成为一大热门讨论课题。近年来,随着碳基纳米材料的兴起,特别是石墨烯,碳点和碳纳米管等材料的发现,提供了新的解决思路。碳基纳米材料由于具有较大的比表面积,良好的生物相容性,较强的导电性和丰富的表面官能团等性能,能够稳定地修饰在感受器上,为更多更稳固地负载修饰材料提供了良好的基底支撑物,因此在电化学生物传感器的构建上引起了广泛的关注。此外,贵金属纳米颗粒具有优异的电催化活性和稳定性,作为强大的催化剂可加快检测物质的氧化还原反应,可进一步提高电化学生物传感器的灵敏度。因此,本论文结合了碳基纳米材料优异的导电性能和贵金属的催化活性,开展了以下工作:1、基于羧基化还原氧化石墨烯（Carboxylate-reduced graphene oxide,COOH-r GO）辅助信号放大和双链特异性核酸酶（Duplex-specific nuclease,DSN）辅助靶标回收用于对mi RNA-21（micro RNA-21）的超灵敏检测。首先,适配体（Capture DNA,c DNA）通过Au-S键修饰在金电极（Gold electrode,GE）的表面上。其次,COOH-r GO和信号分子亚甲基蓝（Methylene blue,MB）分别通过π-π堆积和静电作用自组装在c DNA。COOH-r GO的存在增大了传感器的比表面积,使更多的MB自组装在电极表面,起到信号放大的作用。目标物mi RNA-21存在时,会与c DNA杂交互补形成杂交双链,触发了DSN裂解c DNA/mi RNA-21杂交双链的c DNA,并释放mi RNA-21参与下一轮杂交。经过DSN作用后,电极表面的c DNA长度变短,导致MB的DPV信号减弱。在最佳实验条件下,mi RNA-21的检测范围为:0.05-5 f M,检出限为:0.01 f M,同时所构建的电化学生物传感器即使在相似的mi RNA序列下也显示出极好的选择性。该电化学生物传感器在人血清样品中回收靶标mi RNA-21的实验中表现出良好的适用性,取得了满意的结果。2、基于双金属Pt Au纳米颗粒修饰碳纤维（Carbon fiber,CF）,构建了邻苯二酚（Catechol,CC）和对苯二酚（Hydroquinone,HQ）的电化学生物传感器。首先,CF经混酸（浓硫酸和浓硝酸）超声处理后,得到活化的碳纤维（Activated carbon fiber,ACF）。活化后的碳纤维增加了表面的粗糙度,使材料更易于修饰且稳定存在。为了实现催化性能,通过金属前驱体溶液共沉积双金属Pt Au,使双金属Pt Au纳米颗粒均匀地修饰在ACF表面。修饰有双金属Pt Au纳米颗粒的ACF具有良好的导电性能,且对CC和HQ具有良好催化效果,实现了对CC和HQ的同时检测。在最优实验条件下,对CC和HQ的检出限达到0.019μM和0.28μM,同时可应用于实际样品的回收实验。3、基于双金属Pt Pd纳米颗粒和离子液-碳点（Ionic liquid-Carbon dots,IL-CDs）修饰碳纤维,构建了一种过氧化氢（Hydrogen peroxide,H2O2）的电化学生物传感器。首先,以乙腈和离子液（BMIMPF6）作为原料,通过自下而上的电化学方法合成IL-CDs,通过电沉积将其修饰在ACF表面。为了实验催化性能,通过金属前驱体溶液电沉积双金属Pt Pd,从而在IL-CDs/ACF表面修饰了双金属Pt Pd纳米颗粒。桥接在IL-CDs表面上的离子液分子能够为双金属Pt Pd纳米颗粒的成核提供了足够的结合位点,并提高了金属的成核速率,这有助于在IL-CDs/ACF组件上形成更密更细的双金属Pt Pd纳米颗粒。得益于IL-CDs辅助形成更密更细的双金属Pt Pd纳米颗粒,对H2O2具有出色的电催化性能。在最优实验条件下,H2O2的检测范围为:2-6561μM,检出限为:0.29μM,同时可应用于牛奶,血清和尿液实际样品的回收实验,同时也可应用于实时跟踪从A549细胞中释放的H2O2灵敏检测。4、基于离子液辅助形成三维石墨烯纳米片（Ionic liquid-reduced graphene oxide,IL-r GO）和碳点（Carbon dots,CDs）修饰碳纤维,构建了一种多巴胺（Dopamine,DA）的电化学生物传感器。首先,以离子液（[BMIM][BF4]）为电解质,在ACF上电沉积石墨烯,制备了三维石墨烯纳米片层包裹的ACF,接着CDs在IL-r GO/ACF上进一步电沉积。在IL电解质电沉积过程中,通过[BMIM][BF4]的咪唑环与石墨烯的π表面之间的阳离子-π相互作用,将IL分子接枝到石墨烯纳米片上,从而限制了石墨烯纳米片的再堆积,促进了三维石墨烯纳米片层的形成。包裹在ACF上的三维石墨烯纳米片不仅具有良好的导电性能,而且可以为碳点的沉积提供较大的比表面积。此外,CDs表面具有丰富的羧基,可通过静电相互作用与DA中的胺官能团相互作用,提高DA的特异性,并能显著增强DA的氧化还原反应。在最优实验条件下,DA的检测范围为:0.30-8.00μM,检出限为:13 n M,同时可应用于血清和尿液实际样品的回收实验。