近年来,癌症已经成为危及人类健康的主要原因之一。研究人员花费大量时间对癌症进行灵敏而精确的诊断。DNA分子作为遗传物质,参与各种生物体的生存发育,指导机体各项生命活动的运作。因此,DNA分子的灵敏分析对于癌症诊断、环境监测和预后治疗等方面都有着重大的意义。它也是现代分析化学的一项主要研究课题。另一方面,由于肿瘤相关的外泌体有助于肿瘤的转移、发展和免疫调节,且外泌体在体液中相对丰富、采集标本时侵袭性小,这使得外泌体在癌症液体活检方面具有巨大的潜力。因此本文主要探究了外切酶作用下电化学检测DNA和靶向触发3D DNA walker对外泌体的超灵敏检测。(1)准确、灵敏的DNA分析是了解DNA功能和疾病早期诊断的基础。因此,本实验构建了λ外切酶(λ-Exo)作用下的电化学传感器来检测靶标DNA(tDNA)。在目标DNA存在下,λ-Exo作用于5’磷酸化的双链DNA,沿5’→3’方向逐步切去5’单核苷酸。因此,二茂铁标记的DNA链可以通过杂交引入到金电极表面,实现电化学信号的增加。本工作进行了λ-Exo用量和反应时间的优化。采用电化学阻抗谱法对其组装过程进行了表征。在优化条件下,tDNA可以实现从0.1 pM到10 nM的线性检测。(2)外泌体是细胞膜包裹的磷脂胞外囊泡。虽然外泌体在癌症诊断中是有前途的非侵入性生物标记物,但是对外泌体的敏感检测仍然具有挑战性。在此,采用CD63和EpCAM适体检测MCF-7细胞分泌的外泌体。经适体识别后,对外泌体的检测被转变为对DNA的检测。识别过程通过3D DNA walker的移动得到放大。在此基础上,应用Exo III辅助的电化学比率传感器进一步放大信号。在最佳条件下,得到检测限为1.3×104 particles/mL,具有极好的选择性。此外,还验证了外泌体在人血浆中检测的临床应用价值。