可编程类原子纳米颗粒（programmable atom-like nanoparticle,PAN）由金属纳米颗粒与DNA组装而成,具有表面等离子体性质,同时被单链DNA编码器（single strand encoder,SSE）赋予了可编程性。PAN兼具优异的光学特性及可编程性,有望在生物传感、成像、治疗等领域实现广泛应用。表面增强拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering,SERS）是一种性能优异的分析检测手段,在生物传感领域应用广泛。以硅为衬底的固相SERS基底具有较高的检测灵敏度,同时表现出良好的信号重现性,受到了科研人员的广泛关注。基于上述优势,在硅片表面原位合成PAN作为SERS基底具有良好的应用前景。然而,高效可控地制备高价态的PAN-硅基纳米结构仍然存在挑战。针对这一问题,本论文结合微流控、规律间隔成簇短回文重复序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR）等技术,构建了高价态的PAN-硅基纳米结构,并将其用于四环素以及人乳头瘤病毒（humanpapilloma virus,HPV）相关基因（HPV16）的SERS检测。主要研究内容如下:在第一部分研究中,将微流控技术、电镀置换反应以及DNA自组装相结合,提出了一种合成PAN-硅基复合结构的新方法,该制备方法主要包括以下三种反应过程:（1）溶液中金属离子与硅片表面的电镀置换反应;（2）银纳米颗粒与SSE中多聚腺嘌呤（polyadenine,polyA）之间的亲和吸附反应;（3）SSE非粘性末端与其互补序列的杂交反应。在整个过程中,微流控体系的引入可控制PAN合成过程的有序进行,从而可以构建高价态、高产率的PAN-硅基复合结构。基于此,进一步以PAN-硅基纳米结构为SERS基底构建了可用于四环素特异性检测的微流控SERS传感平台。研究表明,构建的SERS传感平台具有较高的检测灵敏度,检测限低至4 fM。此外,结合微流控进样方式,可实现样品流速的精准控制,进一步改善SERS传感平台的信号重现性,该平台进行SERS检测的相对标准偏差小于5%。与此同时,SERS检测中以polyA的特征信号为内标进行信号校准,进一步改善微流控分析平台的检测性能。上述构建的微流控SERS传感平台可用于牛奶和人类血清样本中四环素的定量检测,检测回收率接近100%。在第二部分研究中,结合冷冻标记法与CRISPR-CRISPR associated 12a（CRISPR-Cas12a）技术,制备了价态可调的PAN-硅基SERS基底,同时实现了HPV16的定量检测。在本工作中,通过冷冻标记法对金银纳米颗粒进行DNA功能化修饰,可以有效缩短反应时间并且提高PAN的构建效率。另一方面,CRISPR-Cas12a具有特异性响应的核酸切割能力,PAN与CRISPR-Cas12a相结合可以对PAN价态进行调控,同时对靶标基因（HPV16）进行SERS定量检测。具体而言,反应中存在的靶标双链DNA（double-strand DNA,dsDNA）可有效激活Cas12a的反式切割活性,从而可以识别并切割金纳米颗粒表面的DNA单链,进而影响PAN结构的价态;同时,金纳米颗粒表面连接的DNA链末端修饰有花青染料（cyanine dye 5,Cy5）分子,将Cy5的拉曼信号作为检测信号,能够实现靶标基因的高灵敏定量检测。上述合成及检测策略可以调控PAN-硅基纳米结构中PAN的价态,同时可进行HPV16基因的灵敏与定量检测,检测限约为1 pM。综上所述,本文结合微流控技术、电镀置换反应、DNA自组装技术、冷冻标记法以及CRISPR-Cas12a等技术实现了 PAN-硅基纳米结构的高效合成及价态调控,并且进一步构建了基于PAN-硅基结构的SERS检测平台,将其用于生物分子与疾病相关基因的检测分析。该研究内容为PAN-硅基纳米结构的构建及其生物传感应用提供了新的思路与方法。