生物传感器是利用生物活性单元(如酶、抗体、核酸、细胞等)与物理化学检测要素组合在一起对被分析物进行检测的装置。电流型生物传感器根据生物化学反应前后的电流变化来检测生物分子的浓度,所以增加电流响应信号,发展灵敏度高、稳定性好的生物分析技术一直是电流型生物传感器研究的一个重要方向。近年来,纳米材料(如纳米粒子、纳米线,纳米管等)已被广泛应用到生物传感器,其具有较大的比表面积,良好的吸附能力和生物兼容性等特点,作为生物活性物质的载体其不仅可提高生物分子的吸附量和稳定性,亦可很好的保持生物分子的生物活性,还能很大程度上改善传感器灵敏度和使用寿命等性能。电化学免疫传感器利用抗原和抗体间的高度特异性结合,将传统的免疫测试方法与近代生物传感技术、电化学分析技术融为一体,既具有免疫反应的高选择性又兼有电化学分析的高灵敏性,被广泛应用于临床诊断领域。将适体作为分子识别元件固定电极上的电化学适体传感器,根据适体与目标分析物结合前后电化学信号的变化来实现对目标分析物检测的分析器件,近年来的发展备受关注。本论文将纳米技术、生物传感技术和电化学分析技术结合用于免疫及适体分析。应用导电纳米聚合物、纳米金、碳纳米管、纳米铂等纳米材料,采用不同方法在电极表面构建功能化生物分子固定界面,制备了一系列性能优良的电化学生物传感器。同时用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光谱技术、电化学分析技术对电极的组装过程、功能界面进行了表征,对其在生物分析方面的应用进行了探讨。具体而言本文开展了如下工作：1.基于聚2,6-二氨基吡啶膜及纳米金修饰的癌胚抗原免疫传感器研究利用导电聚合物2,6-二氨基吡啶(pPA),以癌胚抗原(CEA)和癌胚抗体(anti-CEA)为生物模型分子,采用电聚合技术和共价键合作用,研制新型高灵敏电流型免疫传感器。采用简单快捷的电聚合方法,在玻碳电极(GCE)表面聚合2,6-二氨基吡啶(PA),创建了表面带-NH3+,导电性能好,结构稳定,呈纳米线状的聚2,6-二氨基吡啶膜(pPA)免疫传感器固定矩阵。在此矩阵上利用戊二醛交联电活性物质硫堇(Thi),再利用硫堇分子丰富的氨基结合具有比表面积大、吸附力强、生物相容性好等优点的纳米金(GNPs)。继而利用纳米金吸附固定癌胚抗体(anti-CEA),制得CEA免疫传感器。经过扫描电镜(SEM)等实验表征发现,该电流型免疫传感器简便地创建的聚合物固定矩阵,具有表面纤维网状结构,能较大的增加电极比表面积,为电子的转移提供更多的通道。同时利用其表面大量的正电荷氨基能较好得固定Thi,而采用的GNPs增加了抗体的固定量,并较好的保持了抗体的生物活性。该传感器具有制作过程简单,检测限低,稳定性好以及线性范围宽等特点。2.基于纳米金与碳纳米管-硫堇复合物固定甲胎蛋白的电流型免疫传感器研究利用多壁碳纳米管-硫堇(MWNTs-Thi)复合物和纳米金固定anti-AFP,成功构建了高灵敏的电流型AFP免疫传感器。本研究在电极表面创建固载基质时,选用被视为线性富勒烯分子,拥有独特的分子结构的碳纳米管(MWNTs),利用它能与含有π电子的化合物(如硫堇)通过π-π非共价键作用相结合,将功能化的MWNTs-Thi膜修饰于玻碳电极表面。该固定矩阵中,碳纳米管空心管状结构作为电活性物质硫堇的载体,可提高硫堇作为媒介体在修饰电极中的固定量,稳定性并改善其电子的传递。同时经硫堇分子修饰的MWNTs,表面得到功能化而带有丰富的氨基,增强了其生物相容性,便于进一步固载纳米粒子、生物分子等。在此复合物膜上通过静电吸附固定纳米金,从而吸附甲胎蛋白抗体,制得了一种性能优良的电流型甲胎蛋白抗原免疫传感器。该传感器制作过程简单、稳定性好,线性范围0.20～200 ng／mL,检测限为0.06ng／mL(S／N=3)。3.基于纳米铂与酶标生物素-亲和素构建的超灵敏凝血酶适体传感器的研究利用纳米铂(PtNPs)、过氧化氢酶标记凝血酶适体,通过其对过氧化氢的催化作用,构建信号放大的新型电流型凝血酶传感器。本研究采用双适体夹心分析模式,以及酶标记催化放大手段。玻碳电极电极表面的电沉积纳米金,可增大电极比表面积,改善电极表面与生物分子之间的电子传输能力,提供良好的组装基质,为凝血酶适体Ⅰ(TBAⅠ)的巯基自组装提高固定量,改善检测的灵敏度。结合凝血酶后,将制成的含有酶标生物素-亲和素(HRP-Biotin,HRP-Adivin)、纳米铂、凝血酶适体Ⅱ复合纳米粒子,通过适体与凝血酶蛋白的作用,固定于电极表面。在过氧化氢的存在下,适体Ⅱ上标记的PtNPs-HRP复合物共同作用于底物,从而产生催化放大电流信号。所采用的功能化适体Ⅱ,利用PtNPs结合5’末端标记巯基的单链适体II,并通过生物素-亲和素体系引入大量的过氧化氢酶,将PtNPs和HRP的催化放大作用有机结合,通过酶催化和底物循环放大作用,极大地增加了响应电流,提高了传感器的灵敏度。该传感器在灵敏度方面显示了较强的优势,凝血酶检测范围为2.3×10-12～1.0×10-9mol／L,相关系数为0.9898,检测限为0.8×10-12mol／L。