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DNA甲基化作为重要的表观遗传学修饰标志物之一,在哺乳动物的成长发育过程中起着至关重要的作用。DNA甲基化水平的异常表达,特别是位于抑癌基因启动子区域所发生的异常变化,通常会阻碍相关蛋白结合到与其对应的转录因子上,抑制基因表达并导致基因沉默,进而引起各种癌症的发生,例如白血病、乳腺癌、肺癌和肝癌。目前,大量的科学研究已经证实DNA甲基化的过程是通过DNA甲基转移酶（DNA Methyltransferase,DNA MTase）的催化作用完成的。在酶和以S-腺苷甲硫氨酸（SAM）作为甲基供体的共同帮助下,DNA胞嘧啶的第五个碳原子上能添加一个甲基,形成5-甲基胞嘧啶（5-methyl-cytosine,5-mC）。同时,还有研究发现DNA甲基转移酶活性的改变通常发生在基因的甲基化异常表达之前,更远远早于甲基化相关疾病的临床诊断。因此,采用检测DNA MTase活性的方法来判断DNA甲基化水平,实现对DNA甲基化紊乱疾病的早期临床诊断与预警,已经成为了表观遗传领域与实验诊断领域交叉研究的一个前沿热点。光电化学（Photoelectrochemical,PEC）是以传统的电化学检测作为模型,新增以光源作为信号激发来源的一门新技术。它既保留了电化学方法的固有优势,如操作简便,信号响应快,稳定性好;又增加了光学独一无二的新优势,例如所产生的背景信号低对实验干扰小,检测灵敏度高。基于上述优点,以PEC方法为技术依托的PEC生物传感器快速成为了最热门的检测手段之一。它以光学和电学信号转换作为基础,根据光电活性材料发生电荷转移产生光电流信号响应的变化来实现对待测物的灵敏检测。光电活性材料作为其中重要的组成部分之一,对光电流信号的响应起着关键性作用。研究表明纳米复合材料通过两种或多种不同禁带宽度的光电活性材料的混合或掺杂,既扩展了它的光吸收范围,又增强了它的导电性和光伏特性,从而导致所产生的光电流信号响应远远高于单一材料产生的信号响应。鉴于此,本研究以PEC生物传感器为模型,选取两种不同的DNA MTase作为靶标,合成不同的三元纳米复合材料作为光电活性材料,采用不同的信号响应策略实现对它们活性的检测,主要研究内容及结果如下:1.采用RGO-CdS:Mn NPs和CdTe@DNA网状结构的双重信号放大策略用于M.SssI MTase活性检测本研究中利用RGO-CdS:Mn NPs和CdTe@DNA网状结构的双重信号放大系统构建PEC生物传感器来检测M.Sss I MTase的活性。首先,RGO-CdS:Mn NPs附着在金电极表面作为基底材料,由于还原氧化石墨烯（RGO）较大的比表面积能负载更多的CdS:Mn NPs,可以产生一定的光电流信号响应。接着,依次在修饰电极上连接探针DNAS1,BSA和具有DNA甲基化识别序列的靶标DNA S2。在经过M.Sss I MTase甲基化和HpaII酶消化过程之后,甲基化的双链DNA可以保留下来进一步与CdTe@DNA网状结构杂交,从而产生增强的光电流信号响应。因此,在双重信号放大系统的作用下,所产生的光电流信号响应与M.Sss I MTase浓度的对数表现出明显的线性关系,线性范围从0.01 U/m L至80 U/mL,最低检测极限为0.0071 U/mL。该方法能够灵敏地检测出M.Sss I MTase的活性,并为DNA甲基化相关疾病的临床诊断提供新的思路和方法。2.采用g-C3N4-CdS:Mn NPs和SiO2@CdTe的共敏化扩增策略用于Dam MTase活性检测本研究中利用g-C3N4-CdS:Mn NPs和SiO2@CdTe的共敏化扩增策略构建了一种超灵敏PEC生物传感器用于Dam MTase活性的检测。首先,g-C3N4-CdS:Mn NPs作为基底材料涂覆在玻碳电极表面,由于其扩大了光的吸收能力并加速光生电子的传输,可以提供强烈的基底光电流信号响应。接着,探针DNA S1,MCH和探针DNA S2依次连接于修饰电极表面。同时,茎环结构的靶标DNA探针在电极外经过Dam MTase和Dpn I酶处理之后,能够将其甲基化并对其进行剪切。释放的靶标DNA片段能与探针DNA链杂交并后续进行EXO III的消化作用。最后,SiO2@CdTe-DNA连接在电极表面,通过共敏化作用产生极强的光电流信号响应。在最优实验条件下,所增加的光电流信号响应与Dam MTase浓度的对数表现出良好的正相关性,线性范围从0.01 U/mL至120 U/mL,最低检测极限为0.0068 U/mL。该方法能够完成对Dam MTase活性的超灵敏检测,并在临床诊断DNA甲基化紊乱疾病拥有广阔的前景。