近几年来,快速、简单、灵敏的生物分子检测在临床诊断、食品分析、生物恐怖主义的防御和环境监测等方面变得日益重要。电化学生物传感器由于具有简单、灵敏、成本低并可广泛运用于不同领域的固有优势而受到越来越多的关注。为了实现高灵敏的生物检测,不同信号放大方法被用于传感器的构建中。因此,本论文从简化操作步骤出发,主要侧重于自组装(电极表面单分子层的组装、纳米材料的组装及DNA自组装技术)和目标物(DNA、生物小分子)循环技术作为信号放大手段的研究,创造性开发分析新平台。并对其相应原理及性能等进行了全面地探索和研究。研究工作可分为以下几个部分：1.量子点层层自组装信号放大标记物构建基于适体的高灵敏电致化学发光凝血酶传感器我们提出了一种新型电致化学发光信号放大纳米复合材料的制备方法及应用实例。将生物素和链霉亲和素分别修饰的碲化镉量子点通过层层自组装的方式自组装到聚苯乙烯微球表面后与核酸适体交联制备电致化学发光信号放大探针。样品中待测目标物凝血酶与电极表面固定的核酸适体探针和电致化学发光信号放大探针发生生物分子识别后形成夹心式结构。相对于传统单个量子点标记的凝血酶电致化学发光检测,该种方法在每一次适体／凝血酶结合事件中可引入为数众多的发光体量子点而显著增强电致化学发光信号,从而实现对凝血酶的高灵敏检测,其检测限达到350 fmol L-1。该种新型信号放大检测策略也能广泛地运用于其他重要生物分子(例如：蛋白质,肽类,氨基酸,细胞等)的超低浓度检测。因此,该种信号放大策略对于疾病的早期诊断具有较大的应用潜力。2.基于发夹形DNA和石墨烯／纳米金复合材料的目标物循环放大高灵敏免标记阻抗检测DNA的研究基于酶辅目标物循环、石墨烯／纳米金复合材料及发夹形DNA探针,我们构建了一种简单高灵敏的电化学交流阻抗法用于免标记DNA检测。目标DNA与自组装于石墨烯／纳米金复合材料修饰印刷碳电极表面的发夹形DNA探针杂交。外切酶Ⅲ (Exo Ⅲ)可以选择性剪切与目标物杂交打开形成互补双链结构的发夹形DNA探针,从而释放出目标DNA。被释放出的DNA再次与余下的捕获探针杂交,在Exo Ⅲ存在下剪切DNA捕获探针。结果,痕量的目标物就可以移除电极表面上大量的发夹形DNA捕获探针,使得阻抗信号明显降低。由于高效的催化性目标物循环信号放大作用,可以实现飞摩级水平的检测。因此,这种传感方法能推广应用于免标记电化学阻抗法检测痕量DNA的研究中。3.基于原位杂交链式反应信号放大高灵敏电致化学发光检测DNA的研究运用一种新的通过原位杂交链式反应(HCR)信号放大的高灵敏电致化学发光方法检测特异性DNA序列,检测限达到飞摩级水平。将DNA捕获探针自组装于金电极表面构建传感界面。待测液中的目标DNA与电极表面的探针DNA杂化之后,将其与两条发夹结构的辅助DNA孵育,通过HCR反应在电极表面原位形成长的双链DNA结构。这些DNA双链体能结合大量的电致发光信号分子(Ru(phen)32+)从而放大分析信号。由于该方法结合HCR反应信号放大和电致化学发光检测技术本身的高灵敏性,因此可以实现飞摩级的DNA检测。同时,我们的检测方法还对单碱基错配具有较高的选择性。这些特性使得该方法成为高灵敏DNA检测的有效技术之一。4.一种基于酶辅助目标物循环与超夹心组装的新型集成信号放大策略用于超灵敏电化学DNA检测这里,我们提出了一种高灵敏检测特异性DNA序列的电化学方法,该方法将N.BstNB I(一种核酸内切酶)-辅助的目标物循环放大和DNA超夹心自组装信号增强统一于一体。目标DNA与固定在磁珠表面的发夹形探针杂交形成部分双链结构和N.BstNB I特异性酶切位点。N.BstNB1酶选择性剪切杂交的DNA探针并释放出目标DNA,被释放的目标序列再与其他发夹形探针杂交从而引发目标物循环,并产生大量被剪切的中间体DNA片段。然后,大量的中间体DNA片段在电极表面充当了组装辅助探针形成DNA超夹心结构的桥梁。形成的DNA超夹心在电极表面静电结合大量氧化还原探针(Ru(NH3)63+),显著放大用于DNA定量的分析信号。因此,将酶辅助目标物循环与超夹心组装集成于一体,为低至飞摩水平(0.36fmol L-1)的超灵敏电化学DNA检测提供了一种有效的信号放大途径。此外,我们提出的传感策略不仅具有高灵敏性和优良的选择性,还便于操作,因为避免了额外的化学标记步骤并利用了磁珠便于分离富集的优点,这有利于DNA检测过程,使得该方法具有较大的运用于基因相关疾病早期诊断的潜在可能性。5.目标物诱导适体/DNA酶超夹心纳米结构自动解组装电致发光信号增强的灵敏性OTA检测自组装DNA纳米结构是纳米科学里最热门的研究领域之一,然而,其运用于生物传感器的研究还处于萌芽阶段。基于目标物诱导对适体/DNA酶超夹心纳米结构的自动解组装作用,我们提出了一种高灵敏电致化学发光(ECL)检测赫曲霉毒素A(OTA)的策略。自组装到金电极表面的适体/DNA酶超夹心纳米结构对O2/S2082-体系的ECL具有显著的淬灭作用。目标物OTA和核酸外切酶RecJf的出现使该纳米结构自动解组装及OTA重复利用,导致被淬灭的ECL得以有效恢复从而实现高灵敏性检测OTA。我们研究的方法对其他干扰分子也显示出高选择性,并运用于实际红酒样品中OTA的检测,这为我们的方法对于设计新的基于DNA纳米结构的的生物传感应用提供了机会。