第一部分基于石墨烯的拉曼频移生物传感技术研究及其在肿瘤标志物检测中的初步应用目的:本研究旨在开发一种灵敏、特异、快速、简单的肿瘤标志物新型检测技术和策略,为癌症患者临床的早期诊断、疾病监测以及癌症治疗过程中肿瘤标志物的监测提供技术支撑。方法:本研究选用单层石墨烯作为拉曼基底,以核酸适配体为特异性识别分子,构建了一种基于石墨烯的拉曼频移生物传感器,用于无标记、快速、灵敏检测前列腺特异性抗原(PSA)。通过π-π堆叠相互作用,直接将PSA核酸适配体吸附到单层石墨烯基底表面。然后在吸附有适配体的单层石墨烯基底上直接滴加PSA溶液,采用激光共焦显微拉曼光谱仪检测,记录石墨烯G峰频移的改变量,并探讨了G峰变化的机理。结果:构建的石墨烯拉曼频移生物传感器,具有共轭π电子结构的石墨烯可接受适配体表面的电子,使石墨烯表面的电荷发生重排,石墨烯G峰的振动频率在吸附适配体后发生红移。当PSA与单层石墨烯基底上吸附的适配体发生特异性结合后,二者间的强相互作用力使石墨烯结构产生形变和应变效应,石墨烯G峰的振动频率会发生一定程度的蓝移,G峰频移的改变量与PSA浓度呈线性相关,检测范围为0.05～25μg/L,检出限(LOD)为0.01μg/L,整个检测过程仅需30 min。选用五种常见的生物标志物验证了本方法具有良好的特异性。最后对正常人血清样品进行了加标回收实验,加标回收率为90.16%～113.57%,相对标准偏差(RSDs)为4.83%～15.29%,其结果与商业酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒的结果一致,证实了本方法在实际样品检测中的可行性。结论:构建的基于适配体的石墨烯拉曼频移传感器具有灵敏、快速、无标记、操作简单等特点,同时能够满足生物分析的准确性和灵活性,有望成为一种新型的生物医学和生物技术应用平台。第二部分基于锆基-卟啉金属有机框架的比率型荧光生物传感技术研究及其在食品抗生素检测中的初步应用目的:建立一种灵敏、快速、通用的食品中痕量抗生素残留检测新方法,为保障食品安全和人类健康提供技术支撑。方法:利用水热法合成了一种锆基-卟啉金属有机框架(PCN-222),以PCN-222作为荧光猝灭剂,以6-羧基荧光素染料(FAM)修饰的氯霉素(CAP)适配体(FAM-适配体)作为特异性识别分子,构建了一种比率型荧光生物传感器。通过实验和理论计算等多种方法考察了PCN-222对FAM-适配体的吸附作用和荧光猝灭作用。优化了缓冲液种类、PCN-222用量、反应时间等实验条件,在最佳实验条件下,采用荧光分光光度计对目标物进行检测,记录发射波长为520 nm处和675 nm处荧光强度的比率。结果:PCN-222可与核酸碱基通过π-π堆叠、氢键、配位相互作用有效吸附FAM-适配体。通过二者之间的荧光共振能量转移(FRET)和光诱导电子转移(PET)过程,PCN-222在1 min内即可猝灭FAM-适配体的荧光,猝灭效率高于95%。CAP与FAM-适配体的特异性结合,使FAM-适配体从PCN-222表面释放下来,发生荧光恢复。FAM-适配体在520 nm处恢复的荧光强度与PCN-222在675 nm处恒定的荧光强度的比率与CAP浓度的对数呈线性相关,实现了CAP的定量检测,其LOD低至0.08 ng/L,检测范围为0.1～1×10~4 ng/L,检测时间为26 min。选择五种常见的抗生素评价了本方法的特异性,并成功应用于加标牛奶和虾肉样品中的CAP分析,加标回收率为91.25%～105.60%,RSDs为2.83%～5.02%,其结果与商业ELISA试剂盒的结果一致,证实了本方法在实际样品检测中的可行性。结论:基于PCN-222的比率型荧光生物传感器,不仅能快速、超灵敏、高特异性地检测CAP,所建方法还具有良好的通用性和多重分析能力,在食品、医药等检测领域具有潜在的应用前景。