开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）
拟解决问题：重金属铅和镉在自然环境中不可降解，在生物体内富集后可通过食物链进入人体引起慢性中毒。锌是人体必需的微量元素之一，素有生命之花、智力之源的美称，人体含量过多或过少都会引起一系列机体功能紊乱和生理功能障碍，另外，水体中锌含量过高也会对水生物产生毒害作用。因此，快速准确地测定重金属铅、镉和锌的方法具有重要的实际意义。测定重金属常用的方法有原子吸收光谱法( AAS)、电感耦合等离子体发射光谱法( ICP-AES)及原子荧光光谱法( AFS)等，上述方法检测准确度高，但是原子吸收光谱仪测定不同元素需更换光源灯; ICP-AES 操作复杂，对实验条件要求苛刻;原子荧光光谱法通常与氢化物发生法联用，由于可氢化物发生反应的元素有限，限制了方法的应用。电化学分析具有操作简单、测定速度快、检测成本低等诸多优点，从而成为检测锌等金属离子的最佳方法。目前，测定金属离子的电化学法中自组装膜电极法研究较多，该类修饰电极测金属离子存在灵敏度不高、稳定性差等缺点。为此，很多学者开始尝试研究将纳米材料修饰的电极用于金属离子的测定。
微小RNA（miRNA）是小的，内源的，非编码的RNA，长度约为22个核苷酸。miRNA被视为各种疾病的生物标志物，如癌症，糖尿病，心血管疾病，阿尔茨海默病和免疫疾病。然而，由于miRNA的特征，例如长度、生物样品中的痕量以及家族成员之间的高度同源性，miRNA检测具有挑战性。因此，迫切需要开发简单、灵敏和特异性的miRNA检测策略，这有助于提高对miRNA生物学功能的理解及其在临床诊断中的应用。Northern印迹、微阵列、逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）和下一代测序（NGS）是目前最广泛使用的测量miRNA表达的方法，Northern印迹和微阵列是经典方法，但在检测低miRNA水平方面不够灵敏和特异。RT-PCR被认为是最可靠的miRNA检测方法，但需要精确控制的循环温度和锁核酸（LNA）的使用，环探针、TaqMan探针或核糖核苷酸修饰的DNA探针，考虑到复杂的探针设计，使其成本高昂且费力。NGS是快速测定绝对miRNA水平的替代方法。然而，它比RT-PCR更昂贵且更不准确，因为在中间步骤期间可能引入错误。因此，需要建立可靠且高度灵敏的用于miRNA测定的新型分析方法。
研究手段：阳极溶出伏安法( ASV) 是用于离子检测的伏安法。首先将分析物沉积在工作电极上，然后在汽提过程中从电极上氧化。在剥离过程中，定量记录电流。ASV具有较高的灵敏度和选择性，而且具有快速、简单、操作方便和成本低等优点，在水体检测、药物成分、食品分析和重金属测定等方面得到了广泛应用。
电化学方法由于其简单性、敏感性、特异性、可移植性等优点，在POC诊断和多种平台上显示出了巨大的潜力。在电化学方法中，传统的裸GCE具有较小的比表面积，对分析结果的灵敏度较低，需要开发一种高灵敏度、高特异性、低成本的电化学检测电极表面修饰方法。据我们所知，在电极修饰中 IED材料(特别是多壁碳纳米管)具有优异的导电性、良好的化学稳定性、高的m值、机械强度、高比表面积。为了方便快速、经济、灵敏的miRNA检测，我们研制了一种基于羧基多壁碳纳米管(MWCNtsCOOH)修饰的裸GCE(CMWCNT)电化学生物传感器。cMWCNTs/GCE具有良好的导电平台，具有较高的比表面积，为氨基修饰的SP-DNA(SP-DNA/cMWCNTs/GCE)提供了更多的羧基位点。固定化的SP-DNA捕获TRNEAS的扩增产物，在miRNA存在和不存在的情况下产生不同的表面结构，在电化学测量平台上，电活性分子在单链或双链DNA修饰电极上表现出不同的电化学行为。在电化学测试平台上，将固定化的SP-DNA与Ampl中的互补序列进行杂交，合成产物形成双链DNA(DS-DNA)结构，用电化学方法技术监测了电活性探针离子(Fe(Cn)6 3/Fe(Cn)6 4)与产物中负电荷磷酸主链基之间的静电斥力，此方法灵敏度高，操作方便。
文献综述：采用改进的 Hummers 法合成氧化石墨烯并将其修饰在碳糊电极( CPE) 的表面制备了氧化石墨烯修饰碳糊电极( GO/CPE) ，以该修饰电极为工作电极，采用方波溶出伏安法对锌离子进行测定。结果表明: 在十二烷基苯磺酸钠的增敏作用下，在0.1molL－1 KCl 溶液中，该修饰电极对锌的氧化溶出有良好的催化作用，溶出峰电流与 Zn2 的浓度在 4. 010－8molL－1～2. 010－7molL－1呈良好的线性关系，检出限为1.810-10molL－1。该修饰电极用于实际样品中锌的含量分析，结果令人满意。
制备了 Bi2O3@石墨烯修饰的玻碳电极，采用阳极溶出伏安法同时测定痕量的 Pb2 和 Cd2 。结果表明，Bi2O3 膜电极对 Pb2 和 Cd2 的溶出具有良好的电化学响应。引入的石墨烯纳米材料拥有大的比表面积，有利于溶液中金属离子的富集，实现了 Pb2 和 Cd2 同时检测。Bi2O3@ 石墨烯修饰电极重现性好、灵敏度高、电极表面易更新、无毒、环保，具有很好的应用前景。
通过依赖于DNA与羧基多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH）改性的玻碳电极（GCE）共轭的结构，利用靶再循环的非酶促扩增策略（TRNEAS）实现生物传感器的高灵敏度和特异性，依赖于序列特异性发夹链置换并且不需要添加对环境敏感的酶。此外，SP-DNA通过酰胺键严格结合cMWCNTs / GCE，确保良好的电化学结果和优异的靶miRNA检测稳定性。开发的miR-21电化学生物传感器在体外miR-21检测中表现出0.1fmol至5pmol的宽线性动态范围和56.7amol的检出限，还能够特别检测到相对miR-21的表达水平，并且与茎环RT-PCR结果高度一致。总之，开发的电化学生物传感器在生物医学研究和早期临床诊断中具有进一步应用的巨大潜力。
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