DNA在自身代谢过程中或者受到物理射线、环境污染物暴露的情况下都可能产生损伤。倘若这些DNA损伤不能得到及时有效的修复，那么就会影响到基因的稳定性，甚至导致癌症和一系列遗传性疾病的产生。随着社会经济以及工农业的快速发展，每年进入市场上的新合成的化学物质越来越多，环境污染事件也层出不穷。由于传统毒理学方法比较费时、费力且资金花费太大，无法为大部分化学物质提供完整的毒理学数据，导致了许多环境健康安全隐患的存在。而生物传感器、生物芯片以及基因工程技术的发展为现代毒理学的发展提供了新的思路。光电化学传感器是染料敏化太阳能电池技术在生物分析化学领域的应用，具有背景响应低、灵敏度高、构建简单、成本低、易于实现小型化高通量检测等优点，非常适合用于环境污染物的快速筛选。本文构建了几种光电化学传感器，分别实现了对纳米材料致DNA损伤的检测和DNA氧化损伤产物8-oxodGuo的定量检测。在此基础上，用光电化学传感器研究了DNA氧化损伤的修复过程。完成了从总体损伤评价→特异性定量检测→损伤修复研究的整个研究目标。主要研究内容包括：　　 ⑴为了实现对DNA损伤的总体评价，以Ru(bpy)2(dppz)2+作为光电信号分子建立了一种光电化学传感器。该信号分子是一种DNA双链嵌入剂，能够特异性地嵌入到DNA的双链结构中。当组装到电极表面的双链DNA受到损伤后，Ru(bpy)2(dppz)2+与DNA的结合能力下降，导致光电流降低。实验室之前的研究表明，此类光电化学传感器不仅能够检测到氧化损伤引起的双链断裂、单链断裂等，还能够检测到碱基加合物引起的双链结构变化，因此能够实现对各种类型DNA损伤的总体评价。纳米材料因其独特的物理化学性质，引起了人们的广泛关注。在本工作中我们以聚苯乙烯纳米球溶液作为研究对象，通过光电化学传感器研究了其对DNA造成的损伤。结果表明，DNA暴露于2mg/mL的聚苯乙烯纳米球1h即可造成严重的损伤。进一步的实验结果表明，清液中存在的大量氧化苯乙烯等合成副产物可能是造成DNA损伤的主要原因。　　 ⑵实验室前期构建的几种光电化学传感器虽然能够对DNA损伤进行检测，但是无法区分具体的损伤类型，也无法对特定的一种损伤产物进行定量。在本部分工作中，我们以精胺-生物素作为捕获探针，以钌标链霉亲和素作为信号分子，构建了一种光电化学传感器用于特异性定量检测DNA氧化损伤产物8-oxodGuo。8-oxodGuo是DNA氧化损伤的主要产物，在弱氧化剂作用下，能够形成一种醌类物质，而精胺-生物素能够与这种物质发生特异性加成反应，从而连接到DNA上。钌标链霉亲和素能够与生物素结合，通过这个原理，就可以实现8-oxodGuo的光电化学检测。我们设计合成了含不同8-oxodGuo个数的双链DNA作为阴性对照链和阳性链来验证方法。在此基础上，我们实现了8-oxodGuo的定量检测，最低可以检测到650个碱基中含有的一个8-oxodGuo。随后，我们将这种光电化学传感器用于检测Fe2+的Fenton反应引起的DNA氧化损伤。结果表明，CT-DNA膜暴露于50μM Fe2+/200μM H2O2溶液中0.5h大约可以在520个碱基中形成了一个8-oxodGuo。　　 ⑶生物体内具有非常复杂的DNA损伤修复系统，正常情况下大部分DNA损伤都能够被快速、准确地修复。而许多研究表明，一些环境污染物会对DNA损伤修复系统造成干扰，导致修复失败而引起癌症或基因突变的发生。因此，研究DNA的损伤修复过程与损伤检测同样重要。在前面工作的基础上，我们用光电化学传感器研究了DNA修复酶-Fpg对DNA氧化损伤的修复过程。结果表明，Fpg蛋白对于单一8-oxodGuo损伤具有很高的修复效率，但对于Fe2+Fenton反应这种羟基自由基引起的氧化损伤的修复效率却只有50％左右。通过实验验证，我们认为这可能是由于羟基自由基损伤过程会形成一种DNA串联损伤，而Fpg蛋白对这种串联损伤的修复效率较差导致的。作为对照，我们也研究了孟加拉红引起的DNA氧化损伤的修复过程。结果表明修复效率达到88％左右。这主要是由于孟加拉红是通过光照下产生单线态氧的方式对DNA造成损伤的，因而损伤以单一8-oxodGuo为主，而Fpg对这种类型的损伤具有很高的修复效率，所以产生了与Fenton反应完全不同的修复效果。　　 ⑷以精胺-生物素为捕获探针的光电化学传感方法涉及到捕获和信号识别两个检测过程，因此检测步骤较多、整体反应效率较低。为了提高检测灵敏度，同时使得检测更加便捷，我们尝试设计合成一种新型的光电化学探针，用于特异性检测8-oxodGuoo基于精胺对8-oxodGuo的特异性识别能力和金属钌的光电化学特性，我们合成了精胺-钌分子，使其同时具备捕获探针和信号分子双重功能。在对探针进行初步表征的基础上，我们考察了精胺-钌的光电化学性质。结果表明，该探针在SnO2电极上具有很好的光电化学响应，有望用于传感器的构建。通过优化电极的清洗条件，克服了探针在表面非特异性吸附的影响，得到了大约4倍的检测信噪比，实验取得了初步的成功。而后续的相关实验仍在进行中。