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电化学生物传感器是一类以电极为信号转换器,以生物物质为敏感元件,以电压或电流为检测信号的生物传感器。电化学生物传感器通过控制电极电位可以提高传感器的选择性。并且可以把表面物质化学反应的选择性和测定方法的高灵敏度相结合。因而我们可以认为电化学传感器是把选择性测定、富集和分离三者合而为一的理想体系,其在提高灵敏度和选择性两个方面都具有独特的优越性。该方法具有灵敏度高、背景信号低、响应快速、设备简单易操作等优点,因此在生物分析、化学传感和环境检测等方面吸引了广泛学者的关注。本文以高催化活性纳米材料为催化材料,结合课题组在纸基微流控芯片上的研究,构建了纸基电化学传感器,实现了对癌症标志物(microRNA)的灵敏检测和癌细胞(MCF-7细胞)的分析。主要研究工作如下:(1)对于金属有机框架材料构建的microRNA纸基电化学传感器的研究。利用原位生长法在纸上生长金纳米粒子从而增强工作基底的导电性。通过水热法合成功能化的金属有机框架催化材料;催化材料通过目标物的链置换反应与修饰电极连接。目标物的循环过程可导致检测信号的放大。所有的电化学实验均在纸基微流控芯片的工作电极区域进行。金属有机框架催化材料可催化底物葡萄糖的氧化过程,进而得到电化学信号。本工作所制备的纸基电化学传感器灵敏度高、操作简单,并可成功用于癌症患者血清样本中的microRNA检测。(2)对于多面体状金-钯双金属纳米材料构建的双模式细胞传感器在纸基微流控芯片上实现对细胞高灵敏检测的研究。采用水热法在纸基微流控芯片的工作电极上合成三维还原氧化石墨烯,并通过还原法进一步负载金纳米粒子。在修饰电极上通过适配体链捕获MCF-7细胞和多面体状金-钯双金属纳米材料。金-钯双金属纳米材料可催化底物过氧化氢产生羟基自由基,进而得到电化学信号。同时,羟基自由基转移到比色检测区域后可催化显色底物TMB形成有色产物,实现比色检测。通过在纸芯片电极上进行电信号测量和比色检测,传感器可实现双模式信号的输出检测。这种双模式细胞传感器实现了对癌细胞的高灵敏检测并成功用于实际样品的测定。