DNA生物传感器主要是利用碱基互补原理对目标DNA进行检测，也即通过已知探针DNA序列与被检的DNA序列发生杂交反应，识别目标DNA的存在与否。其中电化学DNA生物传感技术拥有灵敏度高、设备简单、价格低廉、响应速度快等优点，在生物医学、基因测序、环境监测和医药等领域的应用引起了广大科研工作者广泛关注。如何利用电化学生物传感技术快速、灵敏地检测特异性DNA序列，是目前生物医学极具吸引力且富有挑战的热门研究课题之一。提高传感器灵敏度的方法通常有两种，一种是降低检测背景，提高信噪比，另一种是采用信号放大技术。近年来，设计新的信号放大方法用于目标物的高灵敏检测已经引起了研究人员的广泛关注。基于当前研究现状，本论文结合提高信噪比以及信号放大技术，发展了一些新的电化学DNA生物传感技术，实现了对特异性DNA序列的超灵敏检测，具体研究内容如下:　　1.基于降低背景电流及生物条形码构建免标记型高灵敏电化学病原体DNA传感器　　本工作中通过使用核酸外切酶Ⅰ(ExoⅠ)以及生物条形码纳米颗粒，构建了一个新型的降低背景电流策略，用于放大的电化学检测超低浓度尿路病原体特异性DNA序列。首先，DNA捕获探针自组装到电沉积有金纳米颗粒的电极上。紧接着在电极表面滴加目标物和信号探针修饰的生物条形码纳米颗粒以期在电极上形成夹心结构。当引入的ExoⅠ选择性剪切电极上未杂交的单链捕获探针时，避免了电活性物质六铵合钌在捕获探针磷酸骨架上富集，从而有效的降低了背景电流。此外，生物条形码上的信号探针结合大量的六铵合钌产生显著地信号放大电流响应，同时结合降低背景信号和显著信号放大技术于一个分析方法中，使得信噪比得以显著地提高，且在检测尿路病原体特异性DNA序列的时候获得了1 fmol/L超低的检测限。该方法同时还对完全非互补序列以及单碱基错配序列具有很好的选择性。理论上来说该方法有望拓展到更广泛的核酸序列的检测。　　2.级联信号放大的超灵敏电化学DNA检测　　本文通过结合多重信号增强的策略构建了一个新的级联信号放大的方案，以期获得高灵敏的电化学DNA检测。目标DNA的引入使得固载在电极表面的生物素修饰的发夹探针打开。当加入引物链以及聚合酶之后，目标DNA经过等温链置换聚合酶反应后可以实现循环再利用，从而打开更多的发夹探针，这为修饰有碱性磷酸酶的金磁纳米颗粒提供了大量的结合位点。这些电极表面捕获的碱性磷酸酶催化对氨基苯磷酸盐转化为对氨基酚，对氨基酚在还原型辅酶的存在下，在电位扫描过程中由于发生了循环氧化还原反应而产生催化放大的电流信号。通过结合等温链置换酶反应辅助目标物循环和多酶标记的氧化还原反应的信号放大的方法而构建的方案对DNA检测显示出很高的灵敏度，其检测限可达0.1 fmol/L，同时还具有识别单碱基错配的能力。基于其显著地高灵敏度，该级联信号放大策略对不同疾病的早期标志性目标DNA的超低浓度的检测具有潜在的应用价值。　　3.基于血糖仪高灵敏实时监测HIV特异性DNA序列研究　　通过数年来的发展，商业化血糖仪已经成为最成功的实时检测诊断仪。然而血糖仪的设计仅局限于测定血糖。拓展血糖仪用于监测不同类型的目标物将会革新实时监测技术。在此，通过多蔗糖酶修饰的纳米颗粒作为信号放大标记，血糖仪作为换能器，我们研发了一个灵敏的实时监测方案用于HIV特异性DNA片段的检测。目标DNA和传感器表面的捕获探针以及固载在多蔗糖酶修饰的纳米颗粒上的信号探针杂交形成杂交夹心结构。从而传感器表面捕获上蔗糖酶，催化底物蔗糖转化为葡萄糖，它可以通过血糖仪这个换能器提供数据输出值作为定量依据，用于HIV特异性DNA片段测定。该实时监测方案对目标DNA的检测可以获得低至0.5 pmol/L的检测限，同时对单碱基错配序列还具有很高的选择性，理论上说该方案可用于不同类型DNA序列的实时监测。