病毒是一种个体微小,结构简单,必须寄生在活细胞内的非细胞型生物,只含脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA),以复制的方式增殖。病毒可以感染所有种类的生命,埃博拉病毒病、艾滋病、登革出血热、严重急性呼吸综合征和禽流感等许多严重危害人类生命的疾病均是由病毒引起的。快速诊断病毒类型和感染情况,能够有效减少病毒性传染疾病的大面积传播与感染,为其预防和控制政策及时提供重要的科学依据。但传统病毒检测方法普遍存在检测条件苛刻、花费昂贵或检测耗时长、灵敏性有待提高等问题,因此亟待开发用于病毒现场快速、高灵敏、特异性的检测技术。近年来,表面增强拉曼散射(SERS)生物传感技术因具有超高的灵敏度和SERS光谱的“指纹”特性,被广泛应用于生物检测和分析。与此同时,越来越多的核酸放大检测技术与生物传感技术相结合,进一步提高了生物传感策略的检测灵敏度。本论文旨在以甲型流感病毒与登革病毒检测为模型,研究并提出结合SERS与核酸放大技术的病毒基因检测策略,开发用于病毒基因检测的高灵敏、特异性SERS传感器。主要研究内容及创新点如下:(1)设计并提出结合SERS和核酸外切酶III辅助DNA循环放大技术的H7N9病毒基因特征片段SERS传感策略甲型流感病毒H7N9是新近发现的高致病性禽流感病毒之一,对公众健康和禽业构成严重威胁。针对H7N9基因特征片段检测需求,设计并提出结合SERS和核酸外切酶III辅助DNA循环放大技术的SERS传感策略,实现了对于H7和N9基因特征片段的联合高灵敏、特异性检测。首先,针对H7和N9基因特征片段,分别设计捕获链(Capture)和替换链(Replace),并基于两组特殊设计的基因序列,分别实现了H7和N9基因片段的核酸外切酶III辅助DNA循环放大;然后,将循环放大产物孵育到银纳米棒阵列活性SERS基片表面,并进一步特异性捕获针对H7和N9检测而特殊设计的探针链(Probe);最后,通过SERS信号的检测,实现了对H7和N9特征基因片段的高灵敏SERS联合检测。在表征传感机理有效性,并优化表面封闭剂巯基己醇(MCH)和核酸外切酶III用量等的基础上,提出了最优的传感策略,得到了H7和N9基因片段在1 fM-100 pM的工作曲线,检测限达到每升几十阿托摩尔水平。该结合核酸外切酶III辅助DNA循环放大技术的SERS传感策略可为H7N9病毒和其他禽流感病毒的检测提供有力的工具。(2)设计并提出用于登革病毒基因检测的无酶双重信号放大SERS传感策略登革病毒在初次感染人类时会引起轻微发热,并有可能发展为更严重的登革热出血热(DHF)和登革热休克综合征(DSS),从而导致死亡。针对DENV基因检测需求,本文设计并提出了结合局域催化发夹组装(LCHA)与杂交链式反应(HCR)两种无酶放大技术的SERS传感策略,实现了对DENV基因特征片段的超灵敏、特异性检测。首先针对DENV基因特征片段,设计一组特定DNA序列,包括两个单链L1和L2,四个发夹结构C1、C2、H1、H2。首先,6种DNA与DENV基因片段在PCR管内进行LCHA辅助DNA循环放大与HCR信号放大过程,再将形成的DNA结构与银纳米棒基底一起孵育,使其捕获到SERS基底上,MCH封闭后测得SERS信号,实现对DENV基因特征片段超灵敏,特异性检测。通过PAGE凝胶电泳与SERS技术表征了传感机理的有效性,并在优化了MCH最佳使用浓度的基础上,得到了DENV基因片段在1 fM-10 nM的工作曲线,检测限达到每升几百阿托摩尔水平。该无酶双重信号放大SERS传感策略为登革病毒的快速准确检测提供了可靠的检测方法。