电化学生物传感器是将电化学和生物技术相结合的分析方法,具有快速灵敏和高特异性的优点,成为近年来研究的热点。为实现对痕量目标物的超灵敏检测,在电化学生物传感器的构建过程中,利用功能材料和DNA信号放大策略提高传感器的灵敏度具有十分重要的意义。近几年,金属有机骨架(MOFs)因其超大的比表面积,丰富的催化活性位点、可调控的孔径等卓越的性能,被广泛应用于生物传感领域。本文围绕MOFs对电信号小分子的催化活性,结合酶辅助的DNA循环放大技术构建了多重信号放大的电化学生物传感器,实现了对目标分析物的超灵敏检测。本文主要的研究内容如下:1.Ce(Ⅲ,Ⅳ)-MOF催化剂作为信号标签的电化学适体传感器用于凝血酶的检测MOFs作为一类新型的多孔材料在仿生催化领域受到越来越多的关注。本研究首次报道了一种对电信号小分子硫堇(Thi)具有内在催化活性的Ce(Ⅲ,Ⅳ)-MOF,将其应用于电化学适体传感器的制备。值得注意的是,Ce(Ⅲ,Ⅳ)-MOF无限延伸的3D骨架含有大量的金属催化活性位点,在无需添加任何催化底物的条件下,Ce(Ⅲ,Ⅳ)-MOF能够在氧化还原反应中“自发循环”实现对Thi的高效催化。为进一步提高适体传感器的性能,引入了DNA链置换反应和核酸外切酶Ⅲ(Exo Ⅲ)辅助的循环放大策略。构建的高灵敏电化学适体传感器用于检测血清样品中的凝血酶(Tb),检测限低至0.06 fM。2.基于PtNi@MIL-101协同催化和Exo Ⅲ辅助的循环放大构建电化学生物传感器一步检测转录因子在第一个工作的基础上,为了进一步提高MOFs的催化活性,我们利用MIL-101(Fe)自身既能作为催化剂,又能作为框架基质,将PtNi纳米材料引入MIL-101的孔道中,合成了对电信号小分子亚甲蓝(MB)具有协同催化作用的PtNi@MIL-101。与MIL-101相比,PtNi@MIL-101对MB表现出更优异的催化活性,从而可以更有效地放大电信号。我们将PtNi@MIL-101固载于电极表面,结合Exo Ⅲ辅助的循环放大技术构建了等温裂解反应触发的一步结构转换电化学生物传感器。该生物传感器可以实现一步检测转录因子(NF-κB p50),灵敏度高且操作简便,有望应用于转录因子相关的临床医学研究。