开发DNA和蛋白质的高灵敏检测技术一直是生命分析化学领域的一个热门研究课题,它在生物工程、临床医学、环境检测、食品和农业分析等方面具有重要意义。由于生物样品中某些DNA和蛋白质的含量较低,因此开发新的高灵敏检测技术将推动DNA和重要蛋白质研究的发展。电化学分析方法具有仪器设备简单、灵敏、易于微型化等优点,无疑将成为DNA和蛋白质检测的重要方法。本论文将纳米技术、分析技术、生物技术有机结合起来,在发展高灵敏度的电化学信号放大方法方面做了以下工作：1.基于纳米金膜与磁性复合功能材料双信号放大的DNA传感器基于纳米金膜和负载大量辣根过氧化物酶的磁性纳米复合材料,构建了电化学生物传感器,用于特定序列DNA的检测。在该体系中,纳米金膜和磁性纳米复合材料实现了DNA传感器检测信号的双重放大。纳米金膜的三维结构使得纳米金膜电极具有高的比表面积,有利于提高捕获探针的固定量。磁性纳米粒子不仅有利于样品分离,而且还可以负载大量的辣根过氧化物酶,使得每次杂交都因引入多个辣根过氧化物酶而增强检测信号。在最佳实验条件下,本传感器对特定序列DNA的检测线性范围为50 pM—500 nM,最低检出浓度为7pM。该传感器对目标DNA具有良好的选择性,实现了特定序列DNA的高灵敏检测,在生物分析检测中具有潜在的应用前景。2.基于CdS纳米粒子及目标物循环利用的信号放大型DNA电化学传感器利用CdS纳米粒子为标记物,提出了一种基于目标物循环而利用进行信号放大的电化学方法,实现了对特定序列DNA的超灵敏检测。将连接DNA链的一端与磁珠相连,另一端与CdS纳米粒子相连。当连接DNA与目标DNA杂交后,利用切刻内切酶仅对双链DNA中的连接DNA进行切割的特点,在体系中加入切刻内切酶,使释放出的目标DNA循环利用,从而使大量的CdS纳米粒子从磁珠表面释放到溶液中。结合磁珠的高分离性能和方波溶出伏安法对Cd2+的高灵敏性,实现了目标DNA的快速、高灵敏检测,其检出浓度低至0.4 fM—100fM,检出浓度为0.08 fM。此外,本检测方法具有高的选择性,稳定性和重现性。由于反应是在均相中进行,因此不仅缩短了分析时间,还大大提高了杂交反应的效率。通过设计不同内切酶和特定DNA序列,有望用于其它DNA的高灵敏检测。3.基于稳定Y型结构的DNA电化学传感器利用Y型结构DNA成功地构建了一种具有良好选择性和较低检测限的DNA传感器。首先通过Au—S键将捕获探针DNA(p-DNA)有效地固定在纳米金膜(GNF)电极表面,在目标DNA存在的情况下,通过与标记有亚甲蓝(MB)的指示探针(r-DNA)杂交形成Y型结构。由于形成的Y型结构,使得MB接近GNF,从而提高电子传递速率。利用示差脉冲伏安法(DPV)成功实现了特定序列DNA的检测信号(从无到有)。与传统的signal-on传感器相比,本传感器由于Y型结构DNA的引入,提高了选择性,消除了背景电流,显著降低了检测限。结果表明,还原峰电流与目标DNA(t-DNA)浓度呈线性关系,检测线性范围为1.0 pM-1.0 nM,最低检测限为0.24 pM。此外,本传感器表现出良好的重现性、稳定性、选择性,可以用于复杂样品中目标DNA的检测,为灵敏检测DNA的方法的发展开辟了新的途径。4.基于适配体及CdS纳米粒子功能化碳球对凝血酶蛋白质的电化学检测通过简单的原位合成方法,成功地在单分散碳球(CPs)表面生长一层硫化镉纳米粒子(CdS NPs),形成CdS/CPs功能复合物,利用该复合微球作为信号放大标记物,实现了对凝血酶蛋白质的检测。利用凝血酶与适配体特异性结合的性能,将凝血酶与固定在玻璃表面的适配体I和固定在CdS/CPs复合材料表面上的适配体Ⅱ(AptamerⅡ/CdS/CPs)进行夹心结合。采用方波溶出伏安技术(SWV)检测溶解CdS/CPs中的Cd2+的量,实现对凝血酶的定量检测。由于CPs表面包裹大量的CdS NPs,使得分析检测限低至60 aM,与用单个CdS NPs标记适配体Ⅱ(AptamerⅡ/CdS NPs)相比,检测限降低1000倍。此方法对凝血酶具有很高的特异性,即使在牛血清蛋白、溶菌酶、牛血红蛋白共存的情况下,也能很好的对其进行检测。本方法可以用于实际样品中凝血酶的快速、高效、超灵敏检测,在临床应用方面具有一定的前景。