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电致化学发光（ECL）生物传感器结合了电化学方法、化学发光方法以及传感器技术,具有灵敏度高、选择性好、背景信号低和设备简单等优点,因而在临床诊断、环境监测、食品分析和病原微生物研究等领域发展迅速。由于湮灭型ECL强度低,共反应型ECL被广泛应用于大多数ECL传感应用中,可为商业ECL检测和可用的生物传感器提供强ECL信号。传统的共反应型ECL体系依赖于发光体与共反应试剂之间的分子间反应,通过直接将共反应试剂加入到测试底液中以得到增强的ECL信号。然而,分子间反应的较长电子传输距离增加了能量损失,阻碍了电子传输,造成试剂消耗和测量误差。基于此,本文通过化学反应共价连接发光体和共反应试剂,构建了一系列新的自增强ECL发光体。与分子间反应相比,分子内ECL反应具有更短的电子转移路径和更少的能量损失,显著增加了体系的ECL信号,进而提高了检测灵敏度。因此,本文利用新颖的自增强复合材料作为ECL发光体,同时基于高效的核酸信号放大策略,构建了超灵敏生物传感器用于检测疾病标志物。本论文的研究工作主要分为以下几部分:1.高效电致化学发光新型自增强NCNDs-BPEI-Ru纳米复合材料作为信号探针用于MTB超灵敏检测在传统的共反应型ECL体系中,通过向检测底液中添加共反应试剂来增强发光体的ECL信号。但发光体与共反应试剂之间的反应电子传输距离较长,增加了能量损失,阻碍了电子传输,限制了发光体的ECL效率。同时,由于小分子共反应试剂具有腐蚀性、毒性和挥发性等缺点,对环境有一定的不利影响。因此,探索高效、环保的ECL发光体是一项挑战。本文通过支链聚乙烯亚胺（BPEI）将氮掺杂碳纳米点（NCNDs）与二氯化三（4,4’-二羧基-2,2’-联吡啶）合钌（Ru（dcbpy）3Cl2）共价连接,合成了一种新型自增强Ru（Ⅱ）基纳米复合材料（NCNDs-BPEI-Ru）。其可作为ECL信号探针用于结核分枝杆菌（mycobacterium tuberculosis,MTB）DNA片段的超灵敏检测。在没有任何外加共反应试剂的情况下,NCNDs-BPEI-Ru可以在玻碳电极（GCE）上产生超强的初始ECL信号（signal-on）,这是由于BPEI和NCNDs对Ru（dcbpy）3Cl2具有双重共反应作用。然后,在纳米复合材料上修饰嵌有亚甲基蓝分子（MB）的自组装DNA纳米管（MB-DNANTs）,利用MB对Ru（dcbpy）3Cl2的猝灭作用,得到NCNDs-BPEI-Ru的ECL猝灭信号（signal-off）。最后,由DNA功能化磁珠（DNA-MBs）充当的三维DNA纳米机器可以将痕量目标物MTB转化为大量输出DNA,并通过输出DNA与DNANTs中的S2杂交,将MB-DNANTs分解使ECL信号恢复（signal-on）。因此,所提出的生物传感器在检测结核分枝杆菌DNA片段方面表现出优异的性能,其检测限低至1.4amol/L,在临床诊断中的生物标志物检测方面具有很大的应用价值。2.BCN NSs-Ru纳米复合材料作为自增强ECL发光体和三维DNA网络结构作为信号放大器用于TK1 mRNA超灵敏检测在传统的共反应ECL体系中,共反应试剂是提高发光体ECL效率必不可少的物质。然而,外加共反应试剂与发光体之间的反应存在电子转移速度慢、效率低等缺点,限制了ECL强度的提高。因此,探索有效的ECL发光体以避免反应物分子间电子传递阻力显得尤为重要。我们通过硼碳氮纳米片（BCN NSs）与二氯化三（4,4’-二羧酸-2,2’-联吡啶）合钌（Ru（dcbpy）3Cl2）的化学交联,制备了一种新型自增强纳米复合材料BCN NSs-Ru。结合DNA纳米花组装的三维网络结构作为信号放大器,构建了超灵敏的ECL生物传感器,用于检测人胸苷激酶1（TK1）m RNA。重要的是,自增强的BCN NSs-Ru可以在没有外加共反应试剂的情况下表现出较强的ECL发射,这是因为容易官能团化的BCN NSs具有硼自由基和胺基,及一定的催化活性,可以增强Ru（dcbpy）3Cl2的ECL信号。避免了传统共反应型ECL体系电子传递路径长、分子间能量损失大的缺陷。同时,在TK1m RNA存在的情况下,所设计的DNA纳米花具有各方向上的二戊铁标记探针,可以组装成三维网络结构,显著猝灭BCN NSs-Ru的ECL信号。因此,所制备的“on-off”型生物传感器具有良好的稳定性和优异的选择性,其检测限较低,仅为32.3 amol/L。总之,该策略为超灵敏的生物分子检测提供了一种新的生物传感方式,在早期癌症诊断中具有广阔的前景。