癌症,即恶性肿瘤严重地威胁着人类的健康与寿命,是疾病死亡的重要原因,而相关癌症标志物的快速、准确检测为癌症的早期诊断提供了重要的方法和思路。核酸标志物(DNA和RNA)是当前体外诊断的主要目标分子之一。传统的核酸检测方法包括微阵列法、PCR法、原位杂交法等,虽然这些方法能实现目标核酸的准确检测,但其需要精密昂贵的仪器,专业的操作人员,复杂的操作步骤等,限制了其在现场检测中的应用。因此,设计与开发便携式生物传感器并用于核酸的现场检测是非常必要的,在疾病诊断和临床应用中具有重要的意义。本论文致力于核酸现场检测新方法的开发研究,通过利用简单易得的材料、便携式分析仪等,构建了以下几种便携式生物传感器:1.在棉线上构建了基于温度动态响应的超亲水-疏水图案,并以此为基础构建了便携式核酸传感器用于DNA的现场检测。在该传感器中,利用形态随温度变化的液体蜡在棉线上构建了超亲水-疏水图案,使检测区被控制在一个较窄的区域,使得检测信号更加集中,从而提高检测性能。通过金纳米颗粒在检测区的聚集,实现了目标DNA的可视化及定量检测,其检测限可达0.75 nM。另外,该基于棉线的核酸传感器相比于传统的侧流层析试纸,其所需试样量更少且流速更快,可以缩短检测时间。该传感器具有简单、价格低廉、检测快等优点,在提升发展中国家的健康服务方面具有巨大的潜力。2.以生物矿化为灵感,合成了DNA-Cu3(PO4)2杂化纳米花,合成的杂化纳米花具有高稳定性、高比表面以及强DNA封装能力。并以DNA-Cu3(PO4)2杂化纳米花为主要组成部分构建了microRNA(miRNA)传感平台,该传感平台以DNA-Cu3(PO4)2杂化纳米花为捕获剂、棉线为微流控通道以及血糖仪为信号输出设备。该传感器可实现miRNA-21的定量检测,其检测限为0.41 nM。此外,该传感器具有良好的抗干扰能力,可用于细胞裂解液中miRNA的检测。为miRNA的现场快速检测及临床应用提供了重要的手段。3.构建了三维DNA纳米机器,并以荧光信号和血糖仪信号为输出信号,实现了miRNA的双模式检测。该DNA纳米机器的主体为磁珠,在其上修饰了大量的发夹探针BHQ-H1-FAM作为DNA轨道分子,miRNA-21作为催化链并激活该三维DNA纳米机器,蔗糖酶-H2复合物则作为辅助链,通过链取代反应使纳米机器连续运行。当存在目标miRNA-21时,H1中的荧光恢复,产生荧光信号,蔗糖酶通过H2被引入磁珠表面,通过磁分离将其从溶液中分离,分离的蔗糖酶可催化水解蔗糖为葡萄糖,并用便携式血糖仪进行定量。该传感器具有高灵敏度及良好的特异性,对于荧光信号及血糖仪信号,其检测限分别为98 pM及60 pM。相比于单模式检测,该三维DNA纳米机器拥有独特的双信号输出,其结果更为可信,且可满足实验室及现场检测的不同需求,在疾病诊断及临床应用方面具有巨大的潜力。4.利用二氧化钛的自清洁性能,构建了以二氧化钛为基底的可再生超浸润生物芯片用于miRNA-141的特异性及定量检测。通过水热法在氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃表面合成了二氧化钛纳米线阵列,并在其上构建了超亲水-超疏水图案,由于超亲水微井与超疏水基底浸润性的差别,分析物易浓缩富集于超亲水微井中,实现了miRNA的灵敏检测。此外,由于二氧化钛的光催化性能,该超浸润生物芯片可通过紫外光照射使其表面的有机物发生降解,从而实现再生。该再生的基底可重新用于miRNA传感器的构建,且在多个循环中得到了一致的检测结果。该研究为可再生生物芯片的构建提供了新思路、新方法,并在生物医学诊断方面具有潜在的应用价值。