电化学生物传感器是一类可以快速地感应生物分子（如:蛋白、miRNA等）、无机离子等物质并且可以将这些物质的浓度等信息经一些设备转化为电化学信号输出的传感器。由于使用电化学传感器操作简单、成本低,并且具有高度的敏感性,各国的研究人员在过去的几十年里使用电化学生物传感器构建了多种类型分析平台,对不同的分析目标进行检测研究。传统的电化学分析通常使用单信号输出,这种输出模式容易受到系统背景的干扰,这些背景干扰、检测微环境的污染以及较慢的电子转移动力学等因素限制了单信号电化学传感器的适用范围。因此,研究人员开发了将两个探针信号作为最终信号输出的双电化学信号生物传感器。相对于单电信号输出的传感器,比率型电化学生物传感器的双电信号输出建立了一个内部校正系统,可以对背景产生的电信号干扰进行修正,从而提高检测的灵敏度和可靠性。在本文中,我们基于核酸适配体构象变化改变两个电化学信号输出的检测平台,分别构建了检测金黄色葡萄球菌和miRNA-21的比率型生物传感器。使用Hemin双标记的分子信标（Hs-MB）和蒽环类抗生素表阿霉素作为输出的两种电化学信号,来检测金黄色葡萄球菌,并且验证了该传感器在实际乳制品中检测的可靠性。在此基础上,为进一步放大传感器的信号,提高传感器的灵敏度,我们设计了一种基于DNA Walker的信号放大方案,由此构建的传感器组装步骤简单,灵敏度高。第一章绪论在这章节中,首先介绍了电化学生物传感器的基本原理及不同的信号检测策略,其中重点介绍了双信号电化学生物传感器的基本知识、发展背景及应用前景。最后介绍了我们实验室构建的比率型生物传感器的工作机理以及其应用。第二章基于核酸适配体构象变化的双信号电化学生物传感器的构建及在乳制品中对金黄色葡萄球菌检测的应用研究在该章节中,介绍了两种电化学信号基团——Hemin与表阿霉素的性质,并且使用这两种信号基团设计了一种可重复使用的比率型电化学生物传感器,用于对金黄色葡萄球菌的高灵敏度和高选择性检测。使用一条单链DNA（H1）作为捕获探针,通过Au-S键固定在电极表面,另一条含金黄色葡萄球菌的适体序列的氯高铁血红素信标（Hs-MB）能与H1杂交形成双链复合体,将表阿霉素嵌入双链结构中。当检测体系中有目标物时,H2与金黄色葡萄球菌结合,H2两端的Hemin基团相互靠近,信号猝灭;同时由于双链结构被破坏,表阿霉素游离至溶液中;因此表阿霉素的还原峰电流会增大（I₁）,而Hemin的还原峰电流减小（I₂）。该传感器对金黄色葡萄球菌检测的线性范围为4⁴×10⁶ cfu/mL,检测限低至2cfu/mL。结果表明,在这项工作中,我们成功地开发了有快速检测金黄色葡萄球菌潜力的比率性生物传感器。第三章基于DNA Walker使信号放大的比率型生物传感器对miRNA-21的检测在这一章节中,首先介绍了使用DNA Walker开发的信号放大策略,基于该种策略设计了一种高选择性、高灵敏度的检测miRNA-21的比率型生物传感器。当目标物出现后,DNA Walker能固定到电极表面,从而破坏三链复合体结构,使修饰Fc基团的DNA从电极表面脱落,游离在溶液中的发夹型DNA被打开激活Hemin基团。检测过程中Hemin的峰电流值（I₁）增加,Fc的峰电流值（I₂）减小。同时由于一个DNA Walker能破坏多个三链复合体,输出信号能成倍数放大。该传感器的双信号输出模式可以提高检测的准确性。实验结果表明,该传感器对miRNA-21的检出限低至0.088 nmol/L,有良好的特异性。通过改变捕获探针序列,可以扩展该检测平台的检测目标种类,拥有良好的发展前景。