Tato disertační práce představuje dvě nové a nezávislé strategie v oblasti katalytických biosenzorů, které jsou navrženy tak, aby řešily klíčové problémy týkající se jejich stability, nákladů a praktičnosti při diagnostice mastitidy a rakoviny v raném stádiu. Infekce mastitidou je hlavní příčinou ekonomických ztrát v mléčném průmyslu a její diagnostika může pomoci snížit finanční ztráty a zlepšit celkové zdraví stáda. První přístup využívá enzymatický kaskádový systém pro elektrochemickou detekci laktózy v mléčných výrobcích. Integrací β-galaktosidázy a glukózooxidázy dochází k hydrolýze laktózy na glukózu, která je dále oxidována za vzniku elektroaktivního H2O2. Nanokompozit RuO2–vícestěnných uhlíkových nanotrubic zprostředkovává elektrochemickou oxidační reakci H2O2 tím, a dosahuje detekčního limitu 0,036 mM s vysokou reprodukovatelností (RSD < 3 %) ve fosfátovém pufru a s vysokou mírou zpětného zisku 99,6% ve vzorku mléka. Tento systém, ověřený ve vzorcích mléka, vykazuje průmyslovou přizpůsobivost prostřednictvím analýzy s průtokovým vstřikováním a nabízí robustní řešení pro kontrolu kvality potravin a diagnostiku infekce mastitidou. Nicméně omezení týkající se stability enzymů za náročných podmínek a složité purifikační procesy vedly k prozkoumání nanozymů (NZ) jako lepších alternativ. Rakovina je druhou nejčastější příčinou úmrtí, a včasná diagnóza v raném stádiu může výrazně snížit míru úmrtnosti, protože léčba je v počátečních stádiích účinnější. Druhá studie představuje nanozymy na bázi platiny pokryté tyrosinem (Pt-Tyr NZs), syntetizované chemickou redukcí, které napodobují peroxidázovou aktivitu. Tyto nanozymy jsou konjugovány s Zachycení DNA (cDNA), čímž dochází k efektivnímu potlačení jejich katalytické aktivity. Po hybridizaci s biomarkrem rakoviny miRNA-21 se cDNA oddělí, čímž se obnoví katalytická funkce nanozymů. Tento mechanismus reverzibilní pasivace katalytické aktivity Pt-Tyr NZs umožňuje rychlou, jednorázovou spektrofotometrickou detekci miRNA-21 s limitem detekce 10,8 nM, vysokou reprodukovatelností (RSD < 1 %, n = 4) a opakovatelností (RSD < 1 %, n = 4) ve fosfátovém pufru a s 109,7% výtěžností při měření miRNA-21 přidané do vzorku krevního séra a minimálním rušením. Ve srovnání s přírodními enzymy vykazují nanozymy vyšší stabilitu v různých hodnotách pH a teplotách, nákladově efektivní syntézu a možnost ladění aktivity pomocí povrchových úprav, jako je konjugace s cDNA. Jejich jednoduchá příprava a přizpůsobivost pro použití v místě péče (POC) ukazují jejich potenciál v klinické analýze pro diagnostiku rakoviny v raném stádiu. To zdůrazňuje schopnost nanozymů překonat tradiční omezení enzymů a současně nabídnout škálovatelná, přesná a trvanlivá řešení pro analýzu reálných vzorků. Představené enzymatické kaskády a systémy NZ-cDNA v této práci posouvají katalytické biosenzory vpřed díky paralelním inovacím, kde enzymatické platformy mohou najít uplatnění v potravinářském průmyslu a konjugáty NZ-cDNA v klinické diagnostice.