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循环microRNA-21和循环肿瘤细胞MCF-7为乳腺癌典型生物标志物。对这些肿瘤生物标志物的灵敏、快速、准确的分析检测,为获取癌症的信息、提供及时治疗以及在预后评估中发挥了关键作用。本论文主要通过基底信号放大、双酶协同催化和杂交链反应等信号放大策略设计等手段,构建了高灵敏、高选择性的电化学生物传感器体外检测方法。内容分为以下四个部分:第一部分,构建了由导电聚合物聚吡咯包覆的两种尺寸金纳米颗粒（AuNPs）自组装形成的超晶格作为支撑材料,甲苯胺蓝（TB）等小分子染料作为氧化还原指示剂,构建了一种无标记、简单的电化学microRNA生物传感器。超晶格组装形成的紧密排列以及纳米颗粒形成的大的比表面积,导致了信号的有效放大。TB具有高效的信号放大性能并首次应用于microRNA生物传感器。采用电化学循环伏安法（CV）和差示脉冲伏安法（DPV）法检测最佳条件下TB的氧化峰电流,线性检测范围为100 aM到1 nM,检测限为78 aM。与同类microRNA生物传感器的检测限相当。除了具有良好的灵敏度和选择性,该传感器具有很高的重复性,并在实际的血清样本分析中具有良好的响应。该传感器构建简单,不需要样本的制备、RNA提取或扩增等步骤。第二部分,在平面插层分子的基础上,研究了一种无标记生物检测法用于超灵敏的电化学检测低浓度microRNA,基于靶向引发DNA杂交链反应（HCR）与双模拟酶协同催化策略。在这项工作中,平面插层分子Cu（II）复合物首次作为小分子模拟酶和插层分子用于microRNA生物传感器中的信号放大,Fe3O4NPs兼为纳米酶与Cu（II）复合物协同催化,并在磁场作用下Fe3O4纳米酶能够分离、富集靶向。并与HCR策略联合在3,3’,5,5’-四甲基联苯胺和过氧化氢（TMB+H2O2）的体系中产生催化信号来分析检测microRNA。在最佳条件下,这些策略在microRNA检测中呈现良好的电化学性能,检测范围为100 aM到100 nM,检测限为33 aM。低于其他microRNA生物传感器的检测限。这种高灵敏度的方法可以使其用于开发下一代无酶标记或无荧光标记的microRNA传感器。第三部分,通过采用还原氧化石墨烯/金纳米颗粒（rGO/AuNPs）复合材料作为支撑材料以及CuO纳米酶作为催化剂检测循环肿瘤细胞（CTCs）。由于MCF-7细胞膜上过表达的特异性粘蛋白1蛋白（MUC-1）和MUC-1适配体之间具有有效的表面识别,能够通过电化学细胞传感的方法检测MCF-7循环肿瘤细胞。CuO纳米酶首次作为信号放大纳米探针用于超灵敏电化学细胞传感器中检测CTCs。在最佳实验条件下,制备的细胞传感器对于MCF-7循环肿瘤细胞的检测展示出良好的分析性能。该细胞传感器具有从50至7×103 cells mL-1的宽的检测范围,且拥有良好的选择性和重复性。此外,由于MUC-1和MUC-1适配体的特异性结合,该细胞传感器可以很容易的从实际的血清样本中区分CTCs。最后一个部分,开发了基于磁场诱导、靶向分离和富集的超灵敏的电化学循环肿瘤细胞（CTCs）检测策略,还原氧化石墨烯/二硫化钼（rGO/MoS2）复合材料和Fe3O4NPs双模拟酶协同催化用于信号放大。免疫磁珠（Fe3O4NPs）作为分离和富集CTCs并作为模拟酶首次与rGO/MoS2协同催化在细胞传感器中进行信号放大,有效增加了检测灵敏度,线性范围为15至45 cells mL-1,检测限为6 cells mL-1,低于其他类型细胞传感器的检测限。此外,采用rGO/MoS2和Fe3O4NPs作为电化学信号指示剂和增强剂制备的生物传感器在灵敏度放大方面避免了额外添加氧化还原介体。磁性玻璃碳电极（MGCE）插入磁体后免疫磁珠分布在电极表面,而简单地取出磁体就可以使细胞传感器再生。这种信号放大策略具有高效、高灵敏度、低成本和多功能等优点,对于其他低浓度的循环肿瘤细胞检测具有很大的应用潜力。