光致电化学生物传感器作为一种新型的分析方法在生物样品检测中显示出很大的潜力。电子检测仪器的使用使光致电化学分析仪价格低廉、设备简单。同时,与电化学发光方法一样,光致电化学分析法激发与检测分步进行,其在检测灵敏度方面应具有与电化学发光相媲美的潜质。本论文主要是将光致电化学分析法应用于生物分子的检测,研制出新型的光致电化学生物传感器,实现了ATP、DNA和肿瘤细胞的高灵敏检测,为早期的临床诊断提供了基本的理论研究基础。本论文的主要内容有以下几个方面:1、研究了一种ATP光致电化学传感器,具有很好的灵敏度和选择性。这种ATP特异性的传感器是基于磁珠上引入的ATP适体与其互补链形成双链DAN (ds-DNA)后,由于光电活性物质Ru(bpy)2(dppz)2+与ds-DNA具有很高的结合能力,可以嵌插到DAN的双螺旋结构中,当ATP存在时,其与适体的结合能力远大于DAN,使双链DAN解旋,光电活性物质掉到溶液中,通过磁性分离后进行光电流检测,达到检测ATP浓度的目的。在最优的实验条件下ATP浓度与光电流信号变化的线性范围为6.0×10-7 ~ 1.0×10-5 M,检测限为1.3×10-7 M (3σ)。并且其它三磷酸核苷对于ATP的检测无影响,具有很高的选择性。此方法对ATP的检测结果理想。2、采用生物条码放大技术,构建出一种高灵敏检测癌细胞中ATP含量的光致电化学适体传感器。该适体传感器的高灵敏度归功于生物条码放大了检测信号和高灵敏的光致电化学检测技术,结合这两种技术,在优化的最佳实验条件下,实现了ATP的灵敏检测,线性范围为1.0×10-8 ~ 1.0×10-6 M,该体系检测限为3.2×10-9 M (3σ)。另外,由于采用了适体技术,该体系对目标物具有很高的选择性,其它蛋白质分子如GTP、UTP、CTP对目标物的检测干扰很小,因此,实现了对癌细胞中ATP含量的定量检测,且实验结果理想。总之,将生物条码放大技术、适体技术以及纳米技术的结合,提供了一种不仅能对ATP进行灵敏检测的方法,若采用不同的适体时,还可以实现对其它生物活性分子的检测。3、基于DNA构象变化利用光致电化学方法检测目标DNA。通过金硫键将光电活性物质标记的茎环DNA自组装到纳米粒子修饰的ITO电极表面。当目标DNA存在时,茎环被打开,光电活性物质远离电极,光电流减小。在最优的实验条件下,检测限达到3.7×10-11 M。为了提高此光电化学传感器的灵敏度,采用了链置换循环放大反应,经过多次的循环,可以将信号放390倍,检测限达到9.4×10-14 M,同时此方法对目标DNA具有很好的选择性。4、利用DNA聚合酶及切刻内切酶的放大效应,在Ramos肿瘤细胞的适体识别以及DNA序列的循环复制置换基础上研究构建了一种信号增强型的光致电化学传感器,可用于检测肿瘤细胞。在最优的实验条件下,该传感器对目标DNA的检测限达5.0×10-17 M,对目标细胞的检测限达54 cells/mL,并显示出良好的选择性。