电致化学发光（ECL）分析技术,具有发光分析的高灵敏度和电化学分析的高可控性,被广泛应用于食品检测、临床诊断和环境分析等领域。ECL分析技术的发展主要围绕着构建传感方法学和寻找新型ECL发光体两个方面。其中,就肿瘤标志物的检测而言,单组分的分析容易造成假阳性或假阴性结果,从而导致检测的准确度降低。为了提高癌症诊断的准确率和效率,多组分联合检测的方式应运而生。传统的基于电压分辨的ECL多组分传感器,尽管实现了多个癌症标志物的灵敏检测,但是需要多个ECL发光体的参与,容易造成交叉反应。此外,目前构建的ECL多组分癌症标志物传感器都是针对同一种类型癌症标志物的检测,不利于对癌症的早期诊断提供更为丰富的信息。因此,构建ECL多组分传感器实现对不同种类癌症标志物的检测十分重要。值得注意的是,生物传感器性能的进一步提升离不开ECL发光体的不断发展。金属纳米簇（nanoclusters,NCs）,具有尺寸小易于标记、毒性低、生物相容性好、光稳定性强和抗漂白的优点,非常适用于生物传感器的构建。但是,与经典的ECL发光体相比,金属纳米簇的发光效率相对比较低,极大地限制了其在生物传感方面的应用。针对上述问题,本论文旨在构建新型多组分方法学来实现单一界面对不同种类癌症标志物的灵敏检测和设法提高新型ECL发光体金属纳米簇的ECL发光效率,为构建更加理想的生物传感器提供良好契机。具体的研究工作分为以下几个部分:1.基于TdT酶链延伸放大和目标诱导肽链断裂策略构建ECL传感器实现不同种类癌症标志物的灵敏检测实现不同种类癌症标志物的检测,不仅能够提高癌症诊断的准确性和效率,还能够为癌症的早期诊断提供更为全面的信息,更加有利于精准治疗。但是,由于不同种类癌症标志物的功能分化和潜在的交叉反应,目前针对不同种类癌症标志物的ECL传感器还没有报道。鉴于此,我们巧妙地将特定蛋白质的识别元素肽链与DNA片段以及ECL信号猝灭物质二茂铁（Fc）耦合成轭合物。该轭合物能够利用碱基互补配对原则特异性的识别目标物核酸触发的末端转移酶（TdT）介导的链延伸放大形成的单链DNA纳米轨道上的DNA序列,使得核酸和蛋白质对应的两种不同类型的识别元件耦合到一个ECL传感界面。紧接着利用目标诱导肽链断裂策略,实现“on-off-on”型的信号转换模式,从而实现单界面对mi RNA-141和基质金属蛋白酶2 MMP-2两种不同种类癌症标志物的灵敏检测,检测限分别为33 amol/L和33 fg/m L。在该传感器设计中,仅使用一种发光体Cd S,有效避免交叉反应的同时,实现不同种类癌症标志物的检测,为癌症的早期诊断提供一个高效和准确的平台。2.基于无酶DNA放大和适体诱导发光体释放策略构建通用、高灵敏的ECL平台实现不同种类癌症标志物的检测尽管上一个研究工作实现了单界面对不同种类癌症标志物的检测,但该平台仅适用于极其有限的蛋白质检测,并且需要天然酶的参与,使得操作条件苛刻。因而,迫切需要构建一个通用、无酶和高灵敏的ECL平台实现对不同种类癌症标志物的检测。为了解决上述存在的问题,我们巧妙地引入核酸适体作为目标物的识别元素,使得传感器的构建具有通用型的同时,还有利于耦合DNA放大技术。在设计中将通用型识别元素适体链耦合到目标物1 mi RNA-21触发的催化发夹自组装（CHA）和杂交链式（HCR）无酶DNA放大过程中,形成大量DNA双链聚合物,其能够嵌入ECL探针[Ru（bpy）2dppz]2+Cl2,实现目标物1 mi RNA-21的高灵敏检测。当目标物2 MUCI存在时,由于其与适体链高的亲和作用,诱导发光体从传感界面释放,实现对MUCI的高灵敏检测。因此,该体系为提高癌症诊断的准确率和效率提供了一个通用、无酶和高灵敏的平台。3.配位自组装形成金属有机框架策略增强金纳米簇ECL性能及其在芦丁检测中的应用为了推进传感器性能的提升,发展新型的ECL发光体刻不容缓。金属纳米簇具有生物相容性好、发光稳定性高和毒性低的优点,非常适用于新型生物传感器的构建。但是,与经典的ECL发光体相比,金属纳米簇表现出相对较低的ECL效率,设法提高其ECL效率具有十分重要的意义。本研究工作提出,以纳米簇为基本单元之一,配位自组装形成多孔金属有机框架的策略,来提高金属纳米簇的ECL发光效率。以经典的谷胱甘肽稳定的金纳米簇（GSH-Au NCs）作为模型合成GSH-Au NCs@ZIF-8。研究发现,该策略不仅能够限制金属纳米簇配体的振动和转动,减少非辐射跃迁;而且,由于结构中金属纳米簇的间隔空间分布,一定程度上降低了自猝灭效应;更为重要的是,形成的材料是多孔结构,有利于共反应试剂的富集和电化学氧化,从而使得该纳米簇的ECL效率提高了10倍。以芦丁为模型分析物,基于芦丁对GSH-Au NCs@ZIF-8的高效猝灭作用,构建了一种“signal off”的传感平台,其检测限低至10 nmol/L。因此,该策略为提高金属NCs的ECL效率开辟了有效且通用的方法,将极大地促进金属纳米簇在ECL光学器件和生物传感中的应用。4.一石三鸟:聚3,4﹣乙烯二氧噻吩稳定的银纳米簇展示显著增强的阴极电致化学发光及其生物传感应用目前报道的金属纳米簇的增强方式一般侧重于在已有纳米簇的基础上采取策略,往往需要采取额外的操作步骤或者试剂,这往往会造成实验耗时长、成本高、和重复性低。鉴于此,在该研究中,我们首次提出以导电聚合物作为金属纳米簇模板的概念,以经典的导电聚合物,聚3,4﹣乙烯二氧噻吩（PEDOT）,作为模板合成银纳米簇（PEDOT-Ag NCs）。该模板展示了一石三鸟的作用:第一,稳定银纳米簇避免其团聚成大的纳米颗粒;第二,其具有良好的导电性,能够促进界面电子的传输,快速产生电活性中间体;第三,其具有优异的电催化性能,能够催化共反应试剂(S2O82-)快速产生大量的SO4·-,加速电极界面的电子转移反应。基于此,与其他几种经典的配体稳定的银纳米簇相比,该纳米簇展示了显著增强的ECL性能（提高72.63倍vs BSA-Ag NCs,47.90倍vs GSH-Ag NCs和17.10倍vs电沉积的glycine-Ag NCs）。作为分析应用,我们将其应用于多巴胺（DA）的灵敏检测,显示了宽的线性响应范围（1 nmol/L到10 mmol/L）和低的检测限（0.17nmol/L）。该工作第一次提出导电聚合物作为金属纳米簇模板的新概念,不仅深化了对金属纳米簇ECL机制的理解,也为其他高效ECL金属纳米簇的制备提供新的思路。5.配体作为超分子纳米反应器增强金纳米簇电致化学发光性能的研究在生命分析研究中,通常采取加入过量共反应试剂、施加过高的电极电位、共价连接共反应试剂、或者加入额外的共反应促进剂等策略来增强纳米簇发光体的ECL发光,其主要原因是由于电化学产生的共反应活性自由基的速率有限,在质量传输和电子转移过程中其很容易被水相环境中的水和溶解氧猝灭,导致其寿命降低,从而导致纳米簇发光效率较低。鉴于此,本文以超分子巯基β-环糊精（SH-β-CD）为还原试剂和稳定试剂制备β-环糊精稳定的金纳米簇（β-CD-Au NCs）。研究发现,β-CD的疏水空腔不仅可以通过范德华力和氢键作用超分子识别并富集共反应试剂三乙胺（TEA）,加速TEA电化学氧化,缩短质量传输,减少电子转移路径和能量损失,而且,疏水空腔可以保护电化学产生的共反应活性自由基TEA·,避免水和氧气的猝灭,增强其寿命和稳定性。基于此,该纳米簇展示了显著增强的ECL性能（在1 mmol/L共反应试剂TEA条件下,689.83倍vs BSA-Au NCs,413.90倍vs ATT-Au NCs和38.86倍vs GSH-Au NCs）,有望促进金属纳米簇在生命传感和成像方面的应用。