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纳米尺度上的生物分析化学是当今国际生物分析领域研究的前沿和热点。DNA是遗传信息的载体，基因表达的物质基础。DNA电化学生物传感器是将DNA作为分子识别物质固定在电极上，将DNA杂交后的生物信号转变为电化学检测信号的分析器件。DNA电化学传感器以灵敏度高、选择性好、分析速度快、且检测仪器价格低廉等特点受到了研究工作者的极大关注。DNA电化学传感器，根据DNA是否标记分为标记型和非标记型传感器。标记型传感器灵敏度高，但是在标记过程中，涉及到合成、标记、分离和纯化等步骤，操作繁琐且费时，而且可能会影响到DNA的活性和构象。因此，亟需建立简单、快速、选择性高、灵敏度高的非标记型DNA电化学传感器。药物小分子进入体内，就会与靶目标DNA发生作用，通过影响DNA的复制、转录和蛋白质的合成来影响生物细胞。电化学分析因其简便、灵敏度、快速，易于实现原位、在线、实时、活体和现场测定等，在药物分析、药物与DNA的相互作用研究方面具有十分重要的地位。纳米技术的出现为纳米材料在分析化学领域的发展和应用开辟了新的方向。将纳米材料和高特异性的DNA，高灵敏的电化学检测技术相结合，提高了电化学检测的灵敏度，扩大了纳米材料应用范围，为生物分析化学开辟了新的领域。石墨烯作为一种新型纳米材料，其在电化学领域中的应用已成为热点。本论文的研究目的是将金纳米粒子和石墨烯纳米材料与电化学技术相结合，构建高灵敏的DNA电化学生物传感器和药物检测的新方法，开拓生物传感器的研究和应用范围，为DNA和药物小分子的疾病诊断和临床治疗提供具有潜在应用价值的分析器件。本论文共分为五章，第一章为绪论，第二、三章为非标记DNA电化学传感器的研究，最后两章内容是药物的电化学研究。主要研究工作如下：1.基于金纳米粒子多负载作用，构建了一种非标记型检测p53抑癌基因的电化学DNA传感器。首先通过电化学沉积将金纳米粒子修饰在金电极上。利用自组装作用将末端带巯基的探针DNA固定到金纳米粒子修饰金电极上。以亚甲基蓝（MB）为电化学杂交指示剂，研究发现，杂交前后亚甲基蓝还原峰电流的变化值I与p53抑癌基因的浓度c在1.0～1000.0nmol/L范围内呈现良好的线性关系，检出限为0.8nmol/L（S/N=3）。对50.0nmol/L的p53抑癌基因进行11次平行测定，相对标准偏差为3.8%。与裸金电极相比较，金纳米粒子修饰金电极可以提高探针DNA的负载量，提高了测定p53抑癌基因的灵敏度。结果表明金纳米粒子修饰金电极是高灵敏的检测p53抑癌基因的电化学DNA传感器。本方法可望用于其他DNA的检测。2.基于石墨烯和金纳米的优异性能，构建了一种检测p53抑癌基因的新型非标记DNA电化学传感器。首先将石墨烯纳米材料滴涂在裸玻碳电极上，然后通过恒电位电化学沉积法将金纳米粒子修饰在石墨烯修饰玻碳电极上。末端带巯基的探针DNA自组装在金纳米上，利用循环伏安法和电化学阻抗对传感器进行了表征。以亚甲基蓝为杂交指示剂，研究表明：该传感器检测p53抑癌基因浓度线性范围为0.1～1000.0nmol/L，检出限为0.012nmol/L（S/N=3）。对10.0nmol/L进行11次平行测定，其RSD为4.1%。与金纳米粒子修饰金电极相比较，石墨烯与金纳米粒子修饰传感器提高了测定p53抑癌基因的灵敏度。3.利用GNPs/CPE实现了对甲氨蝶呤的高灵敏检测。CPE因制作简单且非常廉价，电位窗口宽等优点被人们广泛应用。氧化峰电流Ipa与MTX的浓度呈现良好的线性关系是在0.510.0mol/L范围内，检出限（S/N=3）为0.2mol/L。同时利用该电极测定了MTX与DNA的结合数和结合常数。实验发现，MTX有一灵敏的氧化峰在0.86V处，在pH3.6HAc-NaAc缓冲溶液中。对3.0mol/L的MTX进行11次平行测定，其RSD为4.7%。当不同浓度鲱鱼精DNA加入MTX溶液后，氧化峰电位正移，氧化峰电流降低，我们认为MTX与鲱鱼精DNA之间发生了以形成非电活性的化合物形式的相互作用。电化学研究表明，MTX与鲱鱼精DNA之间的结合比为2:1，结合常数为4.6×105L/mol。4.建立了石墨烯修饰玻碳电极上盐酸克伦特罗（CLB）电化学行为的研究。利用微分脉冲伏安法（DPV）研究了CLB与鲱鱼精DNA（hs DNA）的相互作用。在0.1mol/L的高氯酸溶液中，CLB在0.4V附近有一对准可逆氧化还原峰，在1.0V附近有一氧化峰。推测修饰电极上CLB电极反应机理可能是苯环上的氨基被氧化成亚氨基，亚氨基在水中反应生成苯醌，放出铵根离子。测定了1.0V处CLB的氧化峰电流，表明氧化峰电流Ipa与CLB的浓度呈现良好的线性关系是在10.0150.0mol/L范围内，方法检出限为5.0mol/L（S/N=3）。当不同浓度hs DNA加入CLB溶液后，P1氧化峰电流降低且峰电位正移，表明CLB与hs DNA之间发生了以形成非电活性的化合物形式的相互作用。CLB与hs DNA之间的结合数为2，结合常数为1.4×105L/mol。