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随着科学技术的发展,对特定序列的DNA、酶及生物小分子的检测得到了飞速发展,基因疾病的诊断和治疗的机理逐渐被揭开。由于碳纳米管具有特殊的力学、电学等多种优越性能,因而被广泛应用于化学、传感、生物医学等诸多方面。它可以与核酸结合作为分子识别平台,产生和放大检测信号。碳纳米管与单双链DNA的结合能力的不同,可以分散或团聚碳纳米管。与此同时,影响生物体遗传活动的E. coli连接酶可以催化相邻DNA链的5’磷酸末端和3’羟基末端以磷酸二酯键结合两条DNA短链并与模板DNA互补。因此将DNA连接反应与碳纳米管结合可以提高分子的识别能力并构建新的信号输出平台。本论文集中研究核酸分子和碳纳米管的非共价相互作用,将DNA连接反应与碳纳米管有机结合,采用时间分辨荧光检测和荧光各向异性检测的方法对核酸、生物酶进行高灵敏度高选择性的荧光检测,不易发生光漂白,不受散射光干扰,适宜于复杂环境的生物学检测。本文的研究内容包括如下：1.基于碳纳米管(SWNTs)和连接酶时间分辨检测单碱基突变。基于碳纳米管与核酸单双链的结合能力不同、核酸间的连接酶反应和碳纳米管对稀土配合物的荧光猝灭作用,完成了对单碱基突变的时间分辨荧光检测。E.coli连接酶对单碱基突变有很高的辨识度,当反应中存在碱基错配时,反应效率下降,单链DNA吸附在碳纳米管表面,离心后取上层液体加入稀土配合物,稀土配合物可通过π-π堆积作用吸附到碳纳米管表面,荧光猝灭。采用时间分辨的方法检测荧光强度,此方法不需标记、灵敏度高且可以在复杂生物环境中实现单碱基突变的检测。2.基于碳纳米管(SWNTs)荧光各向异性检测连接酶活性。E.coli连接酶催化两条单链DNA与模板DNA形成杂交体,形成DNA双链的数目与酶活性成正比,SYBR Green I (SG I)选择性嵌入双链DNA,加入碳纳米管后双链不能吸附在其上。离心后上层清液留下嵌入SG I的DNA双链,荧光各向异性值较小。当体系中不存在E.coli DNA连接酶时,探针ssDNA和染料SG I都会吸附到碳纳米管表面,离心后缠绕着DNA和染料SG I的碳纳米管分子量较大,荧光各向异性值较大。本实验通过荧光各向异性值大小表征E.coli连接酶的活性。这种方法是一种均相检测方法,灵敏度高,可减少散射光的干扰,适用于复杂生物环境中实现酶活性的检测。