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DNA是生命体的基本遗传物质,随着基因结构与基因功能研究的不断深入,人体组织、血液、微生物以及病毒等中的特定DNA序列的分析以及DNA中碱基突变及损伤的检测对于生命科学的发展具有非常重要的意义。电化学DNA生物传感器检测DNA具有很多独特的优点,如成本低廉,实验设计及操作简单,既可以标记法又可以非标记法进行检测,不受颜色影响,可对痕量样品测定,仪器设备易于集成化和自动化且价格低廉。纳米技术的出现为该领域的研究发展开辟一个全新的天地,纳米界面的构建把DNA生物传感的发展推向了一个新的阶段。纳米界面优异的化学和物理特性将会在生物传感中有着广泛的应用。探索不同纳米界面的构建方法,实现基因序列和DNA损伤的超灵敏检测,研究发展新型生物传感器,对了解生命体系的能量转换和物质代谢、了解生物大分子的结构和物理化学性能的关系、探索DNA等生物大分子在生命体内的生理作用和机制等都具有重要的理论指导意义。本论文以纳米金属氧化物及其复合纳米材料固定DNA探针,制备DNA电化学杂交传感器,实现了对目标DNA特定序列的高灵敏检测。再者,通过电化学方法研究了纳米金属氧化物的基因毒性。主要研究工作如下:（1）将CeO2纳米梭、单壁碳纳米管（SWNTs）以及室温离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（BMIMPF6）相结合制得CeO2-SWNTs-BMIMPF6复合膜修饰电极,研究了该复合膜修饰电极的电化学特性。再将ssDNA探针固定在该复合膜修饰电极上制得DNA电化学生物传感器。DNA探针与互补单链DNA杂交后电子传递电阻极大增加,应用该DNA杂交传感器以电化学阻抗谱对转基因油菜的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因（PEPCase基因）片段和转基因大豆的胭脂碱合成酶基因终止子（NOS基因）PCR扩增产物进行了检测,结果令人满意。对转基因油菜PEPCase基因互补目标序列检测的线性范围为1.0×10-12 1.0×10-7 mol/L,检测限为2.3×10-13 mol/L。（2）将具有良好生物兼容性的Fe2O3微球和高导电性的自掺杂聚苯胺（SPAN）纳米纤维（苯胺和氨基苯磺酸的共聚物）以及碳离子液体电极（CILE）结合用于DNA探针的固定及杂交检测。以[Fe（CN）6]3-/4-为电化学指示剂通过循环伏安法（CV）和电化学阻抗法（EIS）对生物兼容的高导电Fe2O3/SPAN膜进行了表征。由于Fe2O3微球、SPAN纳米纤维和离子液体之间协同作用的存在,探针DNA在电极表面的固定量以及DNA杂交识别的灵敏度都有了明显的提高。在最佳条件下,将制备的DNA生物传感器用于免标记检测转基因油菜的PEPCase基因,线性范围为1.0×10-13 1.0×10-7 mol/L,检测限达到2.1×10-14 mol/L。（3）将具有良好生物兼容性的纳米Fe2O3和高导电性的聚黄尿酸（PXa）结合用于DNA探针的固定及杂交检测。由于纳米Fe2O3具有独特的物理化学性能,能有效地结合黄尿酸（Xa）单体,有利于聚合效率的提高,最终得到的PXa/Fe2O3纳米复合膜具有独特的纳米菱形结构,可提供更多的活性位点,提高表面电子传递速率,因而有利于放大PXa自身的电化学信号及DNA的直接杂交检测。脉冲恒电位法制备的PXa/Fe2O3纳米复合膜表面富含大量的羧基,末端氨基修饰的探针DNA可通过EDC/NHS交联反应共价固定到活化的羧基基团上,在探针DNA固定后,该纳米复合膜在pH7.0的PBS缓冲溶液中的交流阻抗值增加,而探针DNA与互补DNA杂交后,对比于杂交前其阻抗值明显下降,并且能有效区分碱基错配及非互补DNA序列。应用该DNA生物传感器以无指示剂电化学交流阻抗技术对急性早幼粒细胞白血病（APL）的PML/RARA融合基因片段进行了检测。对PML/RARA融合基因互补目标序列检测的线性范围为1.0×10-14 1.0×10-7 mol/L,检测限为2.8×10-15 mol/L。（4）在玻碳电极表面制得中空TiO2纳米立方/聚氨基苯磺酸纳米纤维（PABSA）膜修饰电极,以[Fe（CN）6]3-/4-为指示剂通过CV和EIS研究了该纳米复合膜修饰电极的电化学性能。再将该TiO2/PABSA纳米膜作为双链DNA（dsDNA）固定的平台,得到了一种新型的DNA电化学生物传感器,以探针化合物Co（phen）33+为指示探针检测了由纳米TiO2在紫外光照射下引起的DNA的氧化性损伤。结果表明,纳米级TiO2和PABSA的协同效应提升了该DNA损伤生物传感器检测的灵敏度。（5）将阳离子型天然聚合物聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDDA）和dsDNA层层自组装在玻碳电极表面制得（PDDA/dsDNA）3膜修饰电极,然后将该膜电极浸泡在V2O5纳米带+HCl+H2O2溶液中。在V2O5纳米带/HCl/H2O2体系中,V2O5首先与HCl反应生成V（Ⅳ）,生成的V（Ⅳ）进一步与H2O2两者之间发生类Fenton反应生成羟基自由基（OH·）,羟基自由基进攻（PDDA/dsDNA）3膜内的dsDNA进而导致DNA的氧化性损伤。通过循环伏安法以Ru（bpy）32+和Co（phen）33+为电化学指示剂对DNA损伤的结果进行了检测。该方法可用于模拟体内DNA氧化性损伤的路径,有望成为快速灵敏检测新型纳米材料以及化学物质基因毒性的工具。