本论文将DNA生物分子技术信号放大策略应用于电化学领域,该技术能够显著地放大传感信号,使构筑的生物传感器的灵敏度提升、检出限降低。在DNA生物分子技术中,杂交链式反应由于过程简单且无需辅助酶的参与受到广大科学工作者的青睐。另外,通过杂交链式反应形成的DNA串联体作为一种理想的载体可以用来标记或负载大量的电化学活性材料(如阿霉素、二茂铁、亚甲基蓝、铜纳米粒子等等),由于携带大量的信号分子,其作为信号探针使电化学响应信号显著增强。本论文主要包括四个方面:第一章:简述生物传感器及其信号放大策略。第二章:制备基于杂交链式反应与DNA模板化的铜纳米粒子相结合的一种超灵敏、免标记的C-反应蛋白电化学免疫传感器。在这项工作中,通过杂交链式反应合成的双链DNA被用作合成铜纳米粒子的模板,而嵌入大量铜纳米粒子的DNA串联体又被用作信号探针来实现检测信号的放大。在最优的实验环境下,差示脉冲伏安技术用于记录该免疫传感器的电化学响应信号,铜纳米粒子的信号强度与C-反应蛋白浓度的对数在1 fg mL-1到100 ng mL-1范围内呈线性关系,其线性相关系数为0.996,检测限为0.33 fg mL-1。第三章:报道了一种基于杂交链式反应信号放大的电化学免疫分析法对甲胎蛋白抗原和前列腺特异性抗原进行同时检测。这项工作中包括了固定在金纳米粒子修饰电极表面的初始抗体、抗原、二抗复合物以及由辅助探针与标记二茂铁、亚甲基蓝的信号探针杂交而成的DNA串联体。在最优的实验环境下,用差示脉冲伏安技术进行信号测定,在-0.35 V和+0.33 V分别出现亚甲基蓝和二茂铁的还原峰,峰电流值与生物标志物浓度的对数在0.5 pg mL-1到50 ng mL-1范围之间呈现良好的线性关系,对于前列腺特异性抗原,其检出限为0.17 pg mL-1,对于甲胎蛋白抗原,其检出限为0.25 pg mL-1。第四章:我们尝试将能够嵌入DNA双螺旋结构中的小分子与杂交链式反应技术相结合构建一种超灵敏的多分析免疫传感器。阿霉素和亚甲基蓝用作信号分子。该免疫分析法通过抗原-抗体特异性识别在初始抗体、目标抗原与合成的二抗复合物之间形成“三明治”型免疫复合物,随后将大量的信号分子阿霉素、亚甲基蓝嵌插到由杂交链式反应形成的双链DNA的沟槽中作为信号探针,并通过DNA杂交反应连接到免疫复合物的表面形成超夹心型免疫结构。在最优的环境下,用方波伏安技术记录阿霉素和亚甲基蓝的电化学响应信号。结果在-0.30 V和-0.70 V分别显示出亚甲基蓝和阿霉素的信号峰,信号峰强度与生物标志物浓度的对数在0.05 pg mL-1到25 ng mL-1范围内呈现优良的线性关系,对于癌胚抗原,其检出限为0.03 pg mL-1,对于甲胎蛋白抗原,其检出限为0.02 pg mL-1。