基于细胞在生命科学和人类健康中的重要作用,细胞传感器已成为一个热门的研究课题。特别是是电化学细胞传感器,由于其具有小型化、易操作、灵敏度高、选择性好、快速响应、价格低廉以及实时和无损分析等固有优势,因而在靶细胞的分析和检测中发挥着越来越重要的作用。随着纳米技术的发展,纳米材料已逐步应用于生物传感领域,其中纳米材料在细胞传感中的重要作用在于它们解决了一些关键问题,包括细胞相容性界面的设计,维持细胞活性、促进电化学反应中的电子转移,实现生物识别过程的有效传导以及提高响应时间等。一般,研究者将纳米材料作为纳米载体固载适体、抗体和酶等生物分子以及一些电子媒介。本文除了将纳米材料作为纳米载体外,还依据纳米材料模拟酶的催化作用,发展了无酶催化信号放大的策略。与传统信号放大的自然酶相比,无酶催化纳米材料具有稳定性好、成本低廉、易于制备和修饰等优点。本文旨在通过合成性能优良的纳米材料来以此建立灵敏度高、选择性好、稳定性强和应用范围广的电化学细胞传感器用于实现对细胞浓度、类型、凋亡、内外分子和代谢底物的灵敏检测。主要的研究内容包括以下四个部分,概括如下:（1）基于树枝状大分子包封的铂纳米簇和碳纳米管共价连接形成纳米复合材料（Pt-DENs/CNTs）建立了一种简单灵敏的无酶电化学生物传感器用于测定过氧化氢（H₂O₂）,并实时监测活细胞产生的H₂O₂。该纳米复合材料具有良好的生物相容性、大的比表面积和优异的电子传输性能。此外,基于Pt-DENs和CNTs的协同作用,使得所制备的传感器对H₂O₂的还原表现出优异的催化性能,实现了对H₂O₂的超灵敏检测。在最优的实验条件下,检测的线性范围为3-400μM,检测限为0.8μM。此外,所构建的生物传感器实时监测了活细胞释放的H₂O₂,得到每个乳腺癌（MCF-7）细胞释放的H₂O₂的量约为0.158 fmol。该电化学生物传感器表现出较好的稳定性、重现性和选择性。（2）构建了一种无酶三明治结构安培纳米生物传感器用于超灵敏检测循环肿瘤细胞（CTC）并同时评估细胞表面的N-聚糖（N-glycan）的动态表达。细胞传感器的构建是利用凝集素功能化的钯金纳米粒子（Pd@Au-Con A）作为纳米探针,Fe₃O₄@SiO₂纳米粒子作为磁性纳米载体。Pd@Au-Con A纳米探针不仅可以特异性识别CTC表面的聚糖,并且因Pd@Au NPs能有效催化H₂O₂的还原所以可以放大电流信号。Fe₃O₄@SiO₂纳米粒子具有优异的磁性分离能力,大的比表面积和易于生物官能化,可固载SYL3C适体捕获CTC。在本文中,以MCF-7细胞作为模型细胞,建立的电化学细胞传感器对MCF-7细胞的检测显示出较低的检测限(30 cell mL^-1)和较宽的线性检测范围(1×10²-1×10⁶ cell mL^-1)。该方法灵敏地实现了对细胞浓度的检测,具有较高的灵敏度、极好的稳定性和重现性。此外,构建的细胞传感器可以有效监测在外部干扰的情况下细胞表面聚糖的变化。基于这些优异特性,所建立的细胞传感器有望在癌症的早期诊断中广泛应用,并且有助于揭示与N-glycan相关的生物过程和疾病。（3）以多孔氧化石墨烯-金（PGO-Au）纳米复合物为基底,以氧化亚铜纳米立方体负载铂钯纳米粒子形成的纳米复合物（Cu₂O@PtPd）作为信号标记物,构建了一种基于信号放大策略的超灵敏电流型细胞传感器,用于定量检测早期凋亡细胞和评估抗癌药物的疗效。PGO-Au具有良好的导电性、优异的生物相容性和较大的比表面积,增强了对annexin V的固定化,以有效捕获早期凋亡细胞。更为重要的是,Cu₂O@PtPd对H₂O₂还原具有协同催化的作用,因此获得了较好的信号放大效果。选择人非小细胞肺癌（A549）细胞作为模型细胞,顺铂作为凋亡诱导剂,建立的细胞传感器具有良好的稳定性、选择性和重现性,对早期凋亡细胞的线性检测范围为50-5×10⁷ cell mL^-1,检测限降至20 cell mL^-1。它为在监测细胞早期凋亡和评价抗癌药物的疗效方面提供了新思路。（4）基于双识别适体和杂化的信号放大探针构建了一种灵敏的电化学适体细胞传感器用于人肝癌细胞（HepG2）的检测。甲苯胺蓝（Tb）和血红素/G-四联体标记的Fe₃O₄@Au纳米复合材料作为放大信号的标记物获得灵敏的电流信号响应,在玻碳电极上电沉积的金纳米粒子作为基底固载TLS11a适体特异性地捕获HepG2细胞。我们提出的电化学细胞传感器具有较高的灵敏度和较宽的线性范围、令人满意的重复性和较好的选择性,并可用于人血液样品的检测。对HepG2细胞的线性检测范围为100-1×10⁷ cells mL^-1,检测限为15 cells mL^-1。鉴于以上这些优点,构建的电化学适体细胞传感器为肝癌细胞检测提供了重要的诊断工具,并在癌症早期诊断和临床分析方面具有巨大的潜力。