由于合成复杂、背景高、生物相容性差,有机荧光染料在荧光生物传感中的应用受到一定的限制。近年来,荧光金属纳米簇以其低毒性、生物相容性好和合成简单等优点,引起了生物传感领域研究者的关注。本论文以DNA为模板的铜纳米簇(CuNCs)为荧光探针,利用CuNCs荧光性能与模板DNA序列密切相关的特性,通过设计DNA序列,构建了低背景、高灵敏的荧光生物传感方法。具体的研究内容如下:一、高信噪比的铜纳米簇荧光生物传感方法的设计DNA是合成荧光CuNCs的有效模板,且CuNCs荧光高度依赖模板DNA序列。本研究以KF聚合酶为模型分析物,底物DNA通过聚合反应得到DNA双链产物,然后以此双链DNA为模板合成CuNCs,实现对KF聚合酶活性的荧光检测。我们详细研究了引物DNA和聚合反应模板DNA序列对体系荧光的影响,建立了一种低背景、高信号的生物传感方法。本法对KF聚合酶活性检出限为3.7×10-7 U/μL,与染料SYBR Green I(SG)作为信号物质的荧光方法相比,灵敏度显著提高。本研究通过模板DNA序列的设计来调控CuNCs荧光的策略,构建了一种高信噪比的铜纳米簇荧光生物传感方法。二、铜纳米簇荧光生物传感测定T4多核苷酸激酶磷酸酶活性T4多核苷酸激酶磷酸酶(T4 PNKP)可以催化3’-磷酰基DNA的水解,在DNA复制、损伤修复和重组中的具有重要作用。在本研究中,我们提出了一种以CuNCs为荧光指示剂测定T4 PNKP活性的无标记新方法。在该方法中,一条短的3’末端磷酸化DNA链与一条长DNA链杂交以产生部分双链DNA(dsDNA)为T4 PNKP底物。T4 PNKP的加入触发底物的去磷酸化和聚合反应生成长链dsDNA,然后以此长链dsDNA为模板,原位合成荧光CuNCs。通过理性设计DNA的序列,实现了 T4 PNKP活性的灵敏检测,检出限为0.07 U/mL。该方法操作简单,成本低,操作方便,具有很好应用前景。三、基于等温循环级联信号放大的铜纳米簇生物传感高灵敏检测DNA级联等温指数扩增反应是一种高效的信号放大技术。本研究将等温循环级联信号放大与荧光CuNCs相结合,构建了一种非标记高灵敏检测DNA新方法。本方法分两个阶段:在第一个阶段,目标DNA与DNA模板1杂交反应可引发等温双循环,产生大量的短的单链DNA;在第二个阶段,第一阶段所产生的短的单链DNA与DNA模板2杂交反应后,在KF聚合酶作用下发生聚合反应产生大量的长的dsDNA,以此dsDNA为模板可产生大量的荧光CuNCs。最后,通过检测所产生CuNCs的荧光强度,可实现对目标DNA的非标记传感。本研究中,通过对DNA模板1和DNA模板2的理性设计,提高信号的放大效率和降低背景,从而达到高灵敏检测目标DNA。该测定对目标DNA的检出限为7 pM。本法将有级联等温指数扩增反应信号放大的优势与CuNCs的传感优势相结合,具有操作简单、成本低廉、灵敏度高等优点。