人类基因组计划(HGP)的顺利完成,宣告了后基因组时代的到来,生命科学的研究从基因序列测定转移到功能基因组学和蛋白质组学研究上来。蛋白质是生命物质的基础,贯穿于生命活动的所有过程,与人体健康密切相关。蛋白质结构和功能的研究,在人类营养健康研究、药物筛选、疾病诊断及临床分析等方面都有重要意义。如何构建高通量、高灵敏、高特异性的蛋白质检测技术成为目前蛋白质组学研究的热点。蛋白质的定量检测是研究蛋白质的基础。传统的蛋白质检测主要是通过抗原-抗体的相互作用。核酸适体(Aptamer)的出现,弥补了现有抗体的不足,被广泛应用于生物传感器中蛋白质的特异性检测。G-四分体DNA酶作为一种新型的DNA酶,具有过氧化催化活性,易于构建,可被用与电化学发光生物传感器和比色传感器中,实现对目标分子的信号扩增检测。另外,纳米粒子合成简单、成本低、大的比表面积,良好的生物相容性及光学、电学性质,在生物传感器中得到广泛应用。因而,开发新型的纳米生物传感器有望实现蛋白质的快速、高灵敏检测。本论文的创新之处就是构建了基于G-四分体DNA酶的新型纳米比色生物传感器。结合金纳米粒子优异的生物相容性和磁纳米颗粒的顺磁性,发展了一种特异性识别蛋白质的新的传感技术,开拓了后基因时代的研究领域。论文的主要内容如下：第一章绪论本章首先介绍了生物传感器的原理和分类,其中着重介绍了酶生物传感器的分类及其研究进展。详细综述了G-四分体DNA酶的结构、性质及其在DNA和蛋白质检测中的应用,并且介绍了纳米材料在生物传感器中的应用,阐明了本论文研究的理论基础和选题依据。最后提出了本论文研究工作的目的和意义。第二章基于金纳米DNA酶双催化和磁纳米粒子分离的高灵敏比色检测凝血酶蛋白质的研究本文基于金纳米粒子DNA酶双催化和磁性纳米粒子,以凝血酶蛋白(thrombin)为研究对象构建了一种新型的比色纳米传感器。金纳米粒子表面标记上一种具有催化性质的DNA酶和核酸适体(TBA),与固定在磁性纳米粒子上的互补核酸杂交,形成核酸适体传感器。在凝血酶蛋白的存在下,核酸适体更倾向于与凝血酶蛋白结合形成G-四分体结构,使得原来的双链解离,标记有DNA酶的金纳米粒子游离出来。游离出来的标记有DNA酶金纳米粒子具有双催化的功能,在H2O2的存在下,可催化氧化ABTS产生蓝绿色的氧化产物,达到了扩增比色检测凝血酶蛋白的目的。由于利用双催化的高灵敏度,该传感器对凝血酶的检测可达到0.1nM。这种检测方法成本低、简单、快速、灵敏度高、特异性好,有望为其他生物分子的检测提供一种多样化的手段。第三章基于多段对称型DNA酶构建比色生物传感器高灵敏检测凝血酶蛋白质的研究多段对称型DNA酶是一种相比于普通一段式DNA酶能更灵敏地检测核酸或蛋白质的G-四分体结构的新型活性酶,因此广泛被应用在各种生物分了检测上。本文结合多段对称型DNA酶和核酸适体技术,以凝血酶(thrombin)为研究对象精心设计了两种高灵敏信号扩增的比色适体传感器。"signal-off"型是一个灵敏的、完全的DNA结构的适体传感器。它利用核酸适体(TBA)对凝血酶蛋白的高特异性识别以及多段对称型DNA酶为扩增信号元件来构建的,可以用于凝血酶的检测。该适体传感器简单,成本低,但是检测中易受外界干扰产生假阳性信号,影响目标检测。"signal-on"型适体传感器利用磁纳米颗粒并通过目标诱导的取代反应实现了对凝血酶的高灵敏高特异性检测,避免了假阳性信号的干扰。该适体传感器对凝血酶的检测在凝血酶浓度为1到40nM之间具有良好的线性关系,检测限为1nM。此新型的纳米生物传感器制作简单,检测有很高的特异性和灵敏度,并有望应用于生物医学领域检测凝血酶。