电化学生物传感器很好地结合了电化学转换装置的高灵敏度以及生物识别体系的高选择性，具有构造简单、成本低廉、响应速度快、稳定性高等优点，被广泛地应用于分析化学领域。其中，电化学酶生物传感器和电化学DNA生物传感器是最常见的两种。电化学酶生物传感器利用酶的催化性能，主要经历了三个发展过程。其中，第三代酶生物传感器基于酶分子的活性中心与电极间的直接电子传递，是较为理想的酶电极构造之一。对于此类传感器而言，选择合适的电极材料尤为重要，它要能够提供大的表面积以固定更多的酶，具有好的生物相容性来保持酶的生物活性，还要有较强的导电能力促进酶与电极间的电子转移。电化学DNA传感器不仅可用于DNA杂交、损伤的检测，还可通过适体（aptamer）实现对小分子、蛋白质、药物等的检测。随着分析化学的不断发展，对高灵敏传感器的需求越来越高，人们将各种纳米材料与电化学DNA传感器结合，利用纳米材料优异的电化学性能，提高传感器的检测能力。本论文发展了几种新型的电化学生物传感器，利用金纳米材料和石墨烯，通过不同途径实现信号的放大，改善传感器的性能。另外，还开发了一种新的双信号放大策略，并成功用于电化学适体传感器中，论文的主要工作如下：（1）通过简单的电沉积法在玻碳（GC）电极表面制备了树枝状的金纳米结构（DenAu），得到的DenAu/GC电极具有大的表面积。通过自组装在DenAu/GC电极上的半胱氨酸（cys）来固定大量的超氧化物歧化酶（SOD），构筑了一种能灵敏检测超氧阴离子（O2–）的第三代酶生物传感器。在25mM的PBS（pH7.2）溶液中，SOD/cys/DenAu/GC电极上出现了一对准可逆的氧化还原峰，实现了SOD的直接电子转移。基于SOD在电极上的高负载量，该传感器对O2–的检测表现出了良好的分析性能：低检测下限（2.1nM），高的稳定性和重复性，特别是宽至540μM的线性响应范围。（2）基于生物条形码的放大作用，成功构筑了一种用于羟基自由基（OH）检测的电化学DNA传感器。巯基化的DNA1（SH-DNA1）首先修饰在金（Au）电极上，芬顿（Fenton）反应产生的OH会对电极表面上的DNA层造成氧化损伤，这一现象可以通过DNA的插入剂（亚甲基蓝，MB）进行表征。为了进一步提高传感器的灵敏度，利用DNA2功能化的金纳米粒子（DNA2-AuNPs）来实现响应信号的放大。该DNA传感器在对OH的检测中，线性范围宽至10mM，检测下限低至3μΜ，且具有良好的选择性。另一方面，此电化学生物传感器还可用于评估抗氧化剂的性能。（3）基于AuNPs的电子转移能力以及它与单链适体间的特殊吸附作用，发展了一种新型的电化学适体传感器，用于对三磷酸腺苷（ATP）的灵敏检测。由于金与含氮碱基之间的结合作用，修饰在金电极上的ATP适体（ABA）可以直接吸附AuNPs。带负电的电活性物质[Fe(CN)6]3-/4-可以通过AuNPs完成与电极间的电子转移。当目标物ATP存在时，形成的ABA-ATP复合物不能吸附AuNPs，且DNA磷酸骨架和ATP都带负电，造成了较大的电子转移电阻。基于此，利用AuNPs作为信号放大因子，发展了一种简单且灵敏的ATP检测法。结果表明，该传感器无需对AuNPs进行额外的修饰，即可实现对ATP的灵敏检测，检测下限低至0.54nM。这种方法有望与其他功能化的DNA结合实现对更多目标物的检测。（4）利用石墨烯（GN）对抗坏血酸（AA）氧化的优良电催化性能，发展了一种新型的免标记电化学适体传感器，用于对ATP的灵敏检测。巯基化的ATP适体（ABA）修饰在Au电极上，GN通过与ABA之间的π-π堆积作用吸附到电极表面，产生较强的AA氧化信号。ATP存在时，ATP与ABA结合，使得GN从传感界面脱落，AA的氧化峰电流明显减弱，相应的氧化峰电位正移。该传感器可以同时以AA的氧化峰电流和峰电位的变化值为响应信号，完成对ATP的检测。纳米催化剂GN，作为一种信号放大因子，有望应用于更多的电化学DNA传感器中。（5）基于新型的双信号放大策略，发展了一种简单的电化学适体传感器，用于对ATP灵敏、选择性检测。该适体传感器包含着“信号增强”和“信号减弱”两种传感机理的特点。MB修饰的巯基化DNA（MB-P）首先固定在Au电极表面，与二茂铁（Fc）修饰的适体探针（Fc-P）杂交，形成刚性的双链DNA。ATP存在时，ATP与适体间的结合使得适体从双链DNA中解离出来。Fc-P离开传感界面，单链的MB-P通过两端的互补碱基进行杂交，形成发夹结构。这些构象的变化，导致了Fc氧化峰电流减小，而MB的信号增加，这两种信号的变化都与ATP的浓度呈线性关系。当以“ΔI=ΔIMB+|ΔIFc|”（ΔIMB和ΔIFc分别为MB和Fc氧化峰电流的变化值）为响应信号检测ATP时，检测下限达到1.9nM，低于MB-P或Fc-P单信号检测的结果。该双信号适体传感器易实现再生，有望应用于对其它小分子或者蛋白质的灵敏、选择性检测。