复合膜由于其高通量、选择性好、易于处理、可制成超薄膜、在干燥和湿润的环境中都可以保持较强的机械强度等优点,近年来在生物传感器的构造中得到了很大的应用。阳离子交换膜Nafion成膜性好,具有良好的化学稳定性及生物相容性,且能抗干扰、抗毒化,它可以通过阳离子交换作用将很多阳离子吸附在膜表面而形成功能化的复合膜。电化学免疫传感器是一种将电化学分析方法与免疫技术相结合而发展起来的检测肿瘤标志物的敏感器件,具有操作简便、检测快速、灵敏度高、选择性好等优点。而且,电化学免疫传感器用于实体监测时还可以排除颜色和浊度的干扰。电致化学发光适体传感器是电致化学发光分析方法和适体—目标物特异性识别技术紧密结合而发展起来的生物传感器。它兼备两者的优点,比如灵敏度高、检出限低、重现性和选择性好。因此,利用Nafion为基体的复合膜,研制高灵敏、快速、有效的免疫和适体传感器有着重要的理论意义和潜在的应用价值。本论文主要从以下几个方面开展研究工作：1、基于纳米金/L-半胱氨酸/Nafion膜修饰的电流型癌胚抗原免疫传感器的研究通过阳离子交换作用,将质子化的半胱氨酸(Cys)吸附在Nafion膜中,制得Nafion-Cys复合膜。与单一的Nafion膜相比,该复合膜更稳定、更致密、生物相容性更好、更有利于膜表面的物质和电子传输。然后,纳米金通过其与Nafion-Cys复合膜表面的巯基(-SH)形成Au-S键而被固载于电极表面,形成纳米金层。接着,通过纳米金吸附癌胚抗体而制得免疫传感器。实验结果表明：以铁氰化钾为氧化还原探针,该传感器对癌胚抗原具有良好的电流响应。线性范围为0.01-100 ng/mL,检出限为3.3 pg/mL(S/N=3)。另外,本实验中还采用原子力显微镜(AFM)研究了不同修饰过程的电极表面形态,通过循环伏安法和电化学阻抗法考察了电极的电化学特性。结果显示：该传感器制备简单、灵敏度高、稳定性好、使用寿命长。因此,该方法可应用于癌胚抗原的分析检测。2、基于捕获二茂铁标记的分子信标导致电致化学发光猝灭的凝血酶适体传感器的研究本研究上作中,通过捕获已与目标物结合的一端标记有二茂铁(Fc)的分子信标猝灭电致化学发光(ECL),进而通过ECL信号变化实现蛋白质的超灵敏检测。我们的检测器件包含两个部分：(1)固态ECL响应平台；(2)ECL“开关”。固态ECL响应平台是通过在电极表面修饰纳米铂和三联吡啶钉(Ru(bpy)32+)的复合物(Ru-PtNPs),再固载捕获DNA(CaDNA)而构建的。分子信标起着ECL“开关”的作用。当样品中有凝血酶(TB)存在时,发夹结构的分子信标与TB结合,释放出一端的DNA单链。该单链进而以与电极表面的CaDNA杂交而将分子信标捕获到电极表面,同时标记在分子信标上的Fc迅速猝灭Ru(bpy)32+的ECL信号。当样品中不存在TB时,分子信标依旧保持发夹结构而不能通过杂交作用而被捕获到电极表面。由上可推知：ECL信号的变化间接地反应了样品中TB的浓度。实验结果表明：我们设计的传感器可以直接在溶液中检测TB,且灵敏度高,检出限达到了1.7 pmol/L。因此,该方法是直接在溶液中超灵敏检测TB的有效策略。3、原位生成抗坏血酸与三联吡啶钉共反应的电致化学发光适体传感器本研究工作中,我们构建了基于原位生成的抗坏血酸(H2A)与三联吡啶钉(Ru(bpy)32+)共反应电致化学发光而构建了适体传感器,用于检测凝血酶。首先,纳米铂和三联吡啶钌(Ru(bpy)32+)的复合物(Ru-PtNPs)被吸附到Nafion修饰的玻碳电极表面,然后依次固载亲和素标记的碱性磷酸酶(SA-ALP)和生物素标记的适体链(Bio-TBA)而构建凝血酶适体传感器。在我们的设计中,在Ru(bpy)32+-Nafion体系中加入铂纳米粒子(PtNps)可以阻碍Ru(bpy)32+迁移到Nafion膜中的电化学惰性疏水区域,同时可以促进Ru(bpy)32+在电极表面的电子传递。另外,固载在电极上的ALP可以催化底物抗坏血酸酯(AA-p)水解而原位生成H2A,接着H2A迅速与Ru(bpy)32+共反应产生比较稳定、放大的ECL信号。实验结果表明：该传感器对凝血酶有很好的响应,且灵敏度、选择性、稳定性都令人满意。线性范围为1×10-15～1×10-8mol/L,检出限为0.33 fmol/L(S/N=3)。因此,该方法可以实现疾病初期阶段凝血酶的超灵敏检测。