癌症的发生严重危害人类身心健康和社会发展。经大量研究表明,癌症治疗的关键在于是否能够早期发现与早期治疗。但癌症的早期诊断还存在较大的挑战,传统检测方法如X射线、CT、B超等仅能实现形态尺寸的检测,对于有患癌风险的病人无法进行精确诊断。随着分子生物学、免疫学研究的深入开展,人类基因组学及蛋白质组学大数据的逐渐完善,相关肿瘤标志物得以揭示并逐渐成为癌症临床诊断中可信赖的指标,且经证实它们的出现往往先于细胞或组织形态学或生物学的变化。因此,以肿瘤标志物为研究对象,建立灵敏度高、选择性好的传感平台,有望实现癌症的早期精确诊断和治疗。近年来,基于生命、信息、纳米技术、材料科学等领域的快速发展与相互交叉融合,研究人员在肿瘤标志物分析检测领域开展了多方面工作,建立了多种生化分析及生物传感新方法,尤其电化学均相传感技术受到越来越多科研工作者的关注,这主要是由于:（1）作为研究电和化学反应相互关系的科学技术,得益于现代电子信息、计算机水平、电化学理论基础的快速发展,电化学均相传感技术具有仪器简单、成本低、信号响应速度快等突出优点,易于实现微型化、集成化、自动化的生化分析传感检测;（2）作为一种传感技术,得益于半导体薄膜界面与电活性物质之间的特异响应性,基于巧妙的分子设计,电化学均相传感技术无需化学固定生物识别探针即可实现肿瘤标志物的检测,避免了繁琐、复杂、耗时的固定化技术及其所带来的重现性差等难题,简化了传感流程,提高了识别效率。但是,电化学均相传感策略仍然存在一些问题:首先,现有的均相电化学传感分析方法设计思路过于繁琐,反应所需时间较长,成本较高;其次,传感策略过于单一,体系中仅存在单一信号输出,易受环境影响,对检测结果产生较大影响;最后,绝大多数的电化学均相传感策略仅对单一癌症标志物进行检测,然而,肿瘤标志物与癌症并不是一一对应关系,部分肿瘤标志物不仅在癌细胞/组织/体液中表达,在正常细胞/组织/体液中也会表达,单一目标标志物难以实现对癌症的早期精确诊断,并有可能带来假阳性检测结果。为解决上述问题,本文开展了一系列均相传感新方法,新策略,旨在发展更加稳定、准确的生物传感技术,为癌症的早期诊断提供技术支持和方法支持,具有重要的科学研究意义和价值。具体研究内容包括:（1）基于靶向诱导的识别/切割反应,建立了一种简单、快速、灵敏的电化学博莱霉素（BLM）均相传感新方法。当体系中不存在目标物BLM时,标记亚甲基蓝（MB）电活性分子的DNA探针（MB-DNA）与ITO电极之间存在较强的静电排斥作用,致使电化学信号较低;当加入目标BLM后,BLM与Fe²⁺的复合物会识别并切割MB-DNA,使得MB分子与DNA链分离,MB分子与ITO电极之间静电排斥力降低,导致电化学信号显著升高,从而实现了BLM的电化学均相检测,灵敏度高达33 pM,响应时间为20分钟,远低于文献报道的BLM检测时间。该电化学均相传感平台仅需一个DNA探针,反应仅需一步,时间较短,操作步骤简单。（2）基于目标物miRNA引发发卡水解及自组装放大反应,利用二茂铁Fc标记的单链DNA和自由的MB分子,提出了具有电位分辨能力的双信号电化学均相传感策略,实现了对miRNA-182的比率检测。当体系中存在目标miRNA-182时,miRNA-182打开标记Fc的发卡1（Fc-H1）,引发核酸外切酶III（Exo III）水解反应,致使体系中存在大量标记Fc的单核苷酸（Fc-mNs）及引发链s1,s1进一步引发HCR反应产生大量的双链DNA,使得大量MB分子扦插进入双链DNA中,导致I_Fc/I_MB值显著增加;当体系中不存在目标miRNA-182时,Exo III的水解反应及HCR反应无法进行,进而导致I_Fc/I_MB值显著降低。基于I_Fc/I_MB值的变化,实现了对miRNA-182的高灵敏、高选择性比率检测。此外,所提出的比率电化学均相传感策略在实际样品中同样展现出较高的准确性和可靠性。该工作无需电极修饰,无需探针固定,无需复杂材料的制备,操作简单,在均相溶液中即可实现目标物的比率电化学检测,对未来比率电化学生物传感器的发展具有重要意义。（3）基于核酸功能化的金属有机框架材料（UIO-66-NH₂）,构建新型电化学均相生物传感平台,实现了多种肿瘤标志物同时检测。以多孔UIO-66-NH₂为纳米容器分别负载电活性染料MB和TMB,以双链DNA（dsDNA）为门控开关包封MOFs材料,制备了目标物刺激响应的功能化的MOFs（MB@UIO和TMB@UIO）。当体系中同时存在目标物let-7a和miRNA-21时,MB@UIO和TMB@UIO材料表面的P_X分别与目标物let-7a和miRNA-21识别并杂交,发生链置换反应,形成RNA-DNA复合物,破坏MOF表面的dsDNA结构,使MB和TMB电活性染料得以释放,产生两个较强的电化学信号;当体系中不存在目标物let-7a和miRNA-21时,MB@UIO和TMB@UIO材料稳定存在,MB和TMB电活性染料无法释放,从而产生两个较弱的电化学信号。基于此,实现了let-7a和miRNA-21的同时检测,检测限分别为3.6和8.2 fM。此外,所提出的生物传感器也已成功地用于血清样品中的目标miRNA同时检测。对未来多种肿瘤标志物的同时电化学均相检测具有较大的指导意义。（4）基于一步水热合成法制备的封装亚甲基蓝的ZIF-90纳米复合材料（MB@ZIF-90）,建立了一种电化学及荧光双信号传感平台,实现了对目标物三磷酸腺苷（ATP）的免标记、免酶、灵敏检测。所合成的MB@ZIF-90材料展现出较高的装载效率、双信号能力、卓越的目标识别效率及稳定性。当目标物ATP存在时,ATP与MB@ZIF-90材料中的Zn²⁺发生配位反应,使得MB@ZIF-90纳米材料分解,随后释放MB到上清液中,使得荧光及电化学信号显著增强;当目标物ATP不存在时,MB@ZIF-90材料展现出高度稳定性,MB分子无法释放到上清液中,致使电化学及荧光信号显著降低。基于此,实现了对ATP的免标记、免酶的电化学及荧光双信号精确检测。此外,所提出的双信号生物传感器也成功用于血清样品及细胞裂解液中的目标ATP的检测。该策略有望为肿瘤的早期准确诊断提供更多有价值的信息,对未来癌症标志物的检测具有重大意义。