在疾病发展的早期,精准的痕量癌症标志物检测对于降低癌症的发病率和死亡率,并且长期无效的治疗方法和治疗副作用可以被避免,这在临床上具有重要意义。所以在临床诊断、生物学研究和药物治疗等领域,迫切需要快速、灵敏的检测癌症标志物的方法。目前为止,多种原理的生物传感器己经被开发并用于检测癌症标志物。在诸多的检测方法之中,电化学生物传感器具备诸多的优点,如小型化、快速响应、高灵敏度、低成本和方便操作等,这使得其在即时诊断设备的开发中具有广阔的前景。但是,在临床诊断中,真实生物样品包含有非常多的物质,这往往对癌症标志物准确检测造成影响。所以,必须开发出具有抗干扰性能和高灵敏度的强大分析设备,以满足癌症标志物检测的实际需求。最近,比率型电化学生物传感器被设计开发,它将两个信标的电化学响应信号的比值作为最终的输出信号,引起了相当大的研究兴趣。这同以往的单信号电化学生物传感器相比较,这种比率型电化学生物传感器凭借着其固有的信号参比功能,可以规避外部微环境造成的信号波动,所以具有较强的抗干扰能力和重现性。毋庸置疑,这些卓越的性能赋予比率型电化学生物传感器以巨大的潜力。为了有效地提高灵敏度,诸多的信号放大策略已经被应用在化学检测中,其中包括生物酶,核酸扩增放大技术和纳米材料等。在这里,我们注意到,在比率型电化学传感器中,两个信号的变化过程以相反的方向同步放大可以实现级联信号放大,能够较大程度上改善比率型电化学生物传感器的灵敏度,为此我们构建了超灵敏比率型传感器用于两种非常常见的癌症标志物(蛋白质类和核算类)的检测,具体内容如下:(1)基于RecJf外切酶和生物共轭探针的双向信号放大的比率型电化学适体传感器用于甲胎蛋白(AFP)的超灵敏检测。肝细胞癌症标志物AFP被选作模型蛋白目标物。首先,末端巯基化的DNA1被锚定到金电极上,随后信号物二茂铁标记的AFP适配体捕获探针(Fc-CP)同DNAi杂交,当引入AFP时,Fc-CP会同AFP特异性地结合,并离开电极表面,在RecJf外切酶作用下,Fc-CP会被水解,从而实现目标物AFP的循环识别,此时,电极表面遗留大量的DNAi单链,随后其与预先合成的生物共轭探针结合,此探针包含大量的氧化还原分子信标亚甲基蓝(MB)。最终,Fc电化学信号迅速减小而MB信号得到了极大地上升,从而使该传感器的灵敏度得到了极大地改善。同时,该传感器具备较好的选择性和再现性,其抗干扰性也通过分析病人血清样本得到了验证,所以该适体传感器在疾病早期诊断中具备极大的应用潜力。(2)基于DSN酶的双向信号放大的比率型电化学分析策略用于超灵敏检测microRNA(miRNA-21)。首先,末端巯基化、Fc标记的发卡DNA被固定到金电极表面。当引入miRNA-21时,该探针会捕获miRNA-21并形成DNA-RNA双链体,利用DSN酶的剪切双链中DNA的特性,释放miRNA-21以便其被发卡DNA循环识别,进而打开更多的发卡DNA。金电极上遗留的被DSN酶水解的发卡DNA残留单链和预先合成的MB-DNA-AuNP生物共轭探针结合,此探针包含于大量的MB分子。最终,Fc电化学信号迅速减小而MB信号得到了极大地增强,从而作为比率输出信号的Fc与MB电流信号的比值得到了极大地增强,进而极大地改善该传感器的灵敏度。最终验证了开发的双向信号放大技术可以极好的用于检测蛋白质和核酸类癌症标志物,在癌症早期诊断中具备极大的应用潜力。