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生物分析技术是人类生活中不可或缺的一门技术，对检测核酸、金属离子以及蛋白质分子等在生物医学、临床诊断以及环境检测等方面有着重大作用，直接影响着人类的生活和发展。近年来，电化学DNA传感器由于灵敏度高、选择性好、成本低、稳定性好等突出的优点得到了分析研究者的广泛青睐。随着对电化学DNA传感器的灵敏度要求的日益提高，各种传感新策略应运而生。其中，开发新的电信号放大策略对于实现电化学DNA传感器的特异、灵敏检测具有重要意义。本文基于不同的DNA放大策略设计、构建了两种不同的电化学DNA传感器，分别用于HIV-1DNA以及金属离子(Mg2+和Pb2+)的检测。主要工作如下：
(1)基于聚β-CD(Pβ-CD)主客体竞争作用和TMSDR放大策略构建了超灵敏和高选择性的双信号电化学DNA传感器用以检测HIV-1DNA。首先将道诺霉素(DNM)嵌入沉积在玻碳电极表面的聚β-环糊精的疏水空腔，并获得一个较高的DNM电化学信号。然后制备了磁性三维(3D)DNA纳米机器，当目标物HIV-1DNA和燃料链FS同时存在时，Toehold介导的链置换取代反应(TMSDR)开始发生，磁性3DDNA纳米机器释放出大量标有芘分子(Pyrene)的DNA链(PS)。由于Pyrene有着比DNM更强的疏水性，能将DNM从Pβ-CD的疏水空腔中置换出来，同时PS固定在电极表面，足量的[Ru(NH3)6]3+通过静电作用吸附在PS链上。最终，DNM的电信号减弱，而[Ru(NH3)6]3+的电信号增强。该电化学DNA传感器用DNM和[Ru(NH3)6]3+替代了传统的电活性指示剂，获得了更大、更稳定的双信号；同时，使用磁性3DDNA纳米机器和TMSDR放大策略进行了信号放大，成功实现了对HIV-1DNA的高灵敏检测。以“|△IDNM|+△I[Ru(NH3)6]3+”为响应信号，检测HIV-1DNA的线性范围为1-100pM，且检测限(LOD)低至0.87pM(3σ)。本章不仅开发了简便、低成本的能用于HIV-1DNA的超低浓度检测，而且可以通过改变TMSDR中的DNA序列，检测别的DNA或RNA。
(2)基于DNAzyme放大策略开发了一种新型的双信号电化学DNA传感器用于Mg2+和Pb2+的特异性同时检测。将标记有亚甲基蓝MB的催化链M1与巯基标记的底物链M2杂交而成双链(Mg2+的DNAzyme)以及Pb2+捕获链P3固定在电极表面。当Mg2+存在时，底物链M2在剪切位点(rA)发生催化裂解，使得与之杂交的催化链M1脱离电极表面，因而使MB的响应信号减弱。将Pb2+的DNAzyme(由标记有二茂铁Fc和生物素的底物链P1与催化链P2杂交形成的双链)固定在修饰有链霉亲和素的磁珠上，再通过磁力分离未结合的DNA链。当Pb2+存在时，底物链P1发生催化裂解，释放出标记有Fc的DNA短链与P3互补配对，从而使Fc的响应信号增强。在该传感器中，以MB为响应信号检测Mg2+浓度，检测范围为0.5-1000nM，检测限低至0.39nM(3σ)；同时，以Fc为响应信号检测Pb2+浓度，检测范围为0.5-800nM，检测限低至0.42nM(3σ)。该电化学DNA传感器有着良好的重现性、稳定性、选择性以及高的回收率，对于金属离子的灵敏检测具有重要的意义。
(1)基于聚β-CD(Pβ-CD)主客体竞争作用和TMSDR放大策略构建了超灵敏和高选择性的双信号电化学DNA传感器用以检测HIV-1DNA。首先将道诺霉素(DNM)嵌入沉积在玻碳电极表面的聚β-环糊精的疏水空腔，并获得一个较高的DNM电化学信号。然后制备了磁性三维(3D)DNA纳米机器，当目标物HIV-1DNA和燃料链FS同时存在时，Toehold介导的链置换取代反应(TMSDR)开始发生，磁性3DDNA纳米机器释放出大量标有芘分子(Pyrene)的DNA链(PS)。由于Pyrene有着比DNM更强的疏水性，能将DNM从Pβ-CD的疏水空腔中置换出来，同时PS固定在电极表面，足量的[Ru(NH3)6]3+通过静电作用吸附在PS链上。最终，DNM的电信号减弱，而[Ru(NH3)6]3+的电信号增强。该电化学DNA传感器用DNM和[Ru(NH3)6]3+替代了传统的电活性指示剂，获得了更大、更稳定的双信号；同时，使用磁性3DDNA纳米机器和TMSDR放大策略进行了信号放大，成功实现了对HIV-1DNA的高灵敏检测。以“|△IDNM|+△I[Ru(NH3)6]3+”为响应信号，检测HIV-1DNA的线性范围为1-100pM，且检测限(LOD)低至0.87pM(3σ)。本章不仅开发了简便、低成本的能用于HIV-1DNA的超低浓度检测，而且可以通过改变TMSDR中的DNA序列，检测别的DNA或RNA。
(2)基于DNAzyme放大策略开发了一种新型的双信号电化学DNA传感器用于Mg2+和Pb2+的特异性同时检测。将标记有亚甲基蓝MB的催化链M1与巯基标记的底物链M2杂交而成双链(Mg2+的DNAzyme)以及Pb2+捕获链P3固定在电极表面。当Mg2+存在时，底物链M2在剪切位点(rA)发生催化裂解，使得与之杂交的催化链M1脱离电极表面，因而使MB的响应信号减弱。将Pb2+的DNAzyme(由标记有二茂铁Fc和生物素的底物链P1与催化链P2杂交形成的双链)固定在修饰有链霉亲和素的磁珠上，再通过磁力分离未结合的DNA链。当Pb2+存在时，底物链P1发生催化裂解，释放出标记有Fc的DNA短链与P3互补配对，从而使Fc的响应信号增强。在该传感器中，以MB为响应信号检测Mg2+浓度，检测范围为0.5-1000nM，检测限低至0.39nM(3σ)；同时，以Fc为响应信号检测Pb2+浓度，检测范围为0.5-800nM，检测限低至0.42nM(3σ)。该电化学DNA传感器有着良好的重现性、稳定性、选择性以及高的回收率，对于金属离子的灵敏检测具有重要的意义。