生物传感器是可对生物活性物质(酶、抗体、抗原等)进行识别、信号转换并最终实现检测的分析装置。它是传感器领域中的重要组成部分,是结合了生物、化学、物理、计算机等学科的一种新的综合性技术,在生命科学、食品、医药等方面有着广泛的应用。新型材料与技术的发展促进了生物传感器性能的不断提升。纳米材料由于具有特殊的优点,在生物传感器领域表现出令人瞩目的应用前景,这些特性包括量子效应、小尺寸效应、界面效应等。在生物传感器中恰当的使用纳米材料不仅可解决敏感材料的固定、传感器再生等问题,还可以提高生物传感器的灵敏度与选择性。在本论文所主要关注的电化学生物传感器与荧光生物传感器中,纳米材料有着许多重要的应用。本论文利用二氧化硅纳米粒子、纳米金、碳纳米管等新型的纳米材料构建了生物传感器。实验采用透射电子显微镜、原子力显微镜、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪等仪器,对纳米材料与传感器的形貌进行表征,利用交流阻抗、循环伏安法对传感器修饰过程进行表征。运用电化学方法或荧光实现了对几种重要的生物样品的检测,并取得了满意的效果,为帕金森症、癌症等相关疾病的诊疗及研究提供了新的实验依据,也为生物样品的检测分析提供了新的方法。具体内容如下：第一章绪论该部分介绍了生物传感器的结构及原理,总结了生物传感器的特点,对其进行分类,并对本论文所重点研究的电化学生物传感器及荧光生物传感器作简要介绍。简要阐述了目前纳米材料的分类、制备方法和特点,并概括总结了其在上述两类生物传感器中应用,之后介绍了几种重要的生物样品及其研究意义,最后阐述该论文主要工作及研究意义。第二章三维有序大孔复合材料电化学生物传感器应用于乙酰胆碱酯酶活性抑制的研究本文制备了一种三维有序大孔复合材料的新型的电化学生物传感器并将其用于乙酰胆碱酯酶活性抑制的电化学分析。该材料的合成是以Si02纳米微球为模板,在离子液体中电聚合聚苯胺,然后将Si02模板溶解,得到三维结构的离子液体-聚苯胺膜(IL-PANI),电沉积金颗粒后形成AuNPs/IL-PANI三维有序大孔复合材料。该电化学生物传感器可有效固定AChE,并具有良好的电化学性能。内源性神经毒素1(R),2-二甲基-6,7-二羟基-1,2,3,4-四氢异啉[(R)-NMSal]可影响AChE活性,利用该电化学生物传感器对此抑制机理进行了研究,并取得了满意的效果。第三章功能化金-量子点纳米生物复合物应用于活体肿瘤细胞表面多聚糖的检测本文合成了一种功能化的金-量子点纳米生物复合物(QDs-BSA-Au-mannose),并将其应用于癌细胞表面多聚糖表达的检测。首先以牛血清白蛋白保护的金纳米粒子为基底来结合量子点,加入巯基甘露糖衍生物([mannose-S]2)后可通过Au-S键与金纳米颗粒相结合,最后得到QDs-BSA-Au-mannose生物复合物。该复合物中的巯基糖的衍生物与活体肿瘤细胞表面的甘露糖会同固定于玻碳电极表面的刀豆球蛋白竞争结合,通过对反应后溶液的荧光测定,可检测活体肿瘤细胞表面多聚糖的含量。该方法中玻碳电极的使用可使电化学表征的便捷与量子点高荧光产率两方面的优点得以结合。通过计算得到了肝癌细胞(QGY-7701)、肺癌细胞(A549)表面的多聚糖数目,该方法可成功应用于活体肿瘤细胞表面多聚糖表达的检测研究。第四章基于电化学信号放大策略的一种新型免疫统传感器的构建及其对钙调蛋白的检测本文构建了一种新型电化学免疫传感器,并用于钙调蛋白(CaM)的定量检测。首先在玻碳电极上依次滴涂PDDA、金纳米棒和抗体,得到抗体修饰的检测电极。再通过在多壁碳纳米管上修饰高分子化合物聚酰胺-胺与金的纳米簇合物制备出{MWNT-Au-PAMAM-HRP-Ab1}复合物。该复合物利用PAMAM表面丰富的氨基及金纳米粒子为蛋白质的固定提供了良好的载体,并且能够提高电子转移速率。通过蛋白质与抗体的特异性识别反应,利用夹心法将上述修饰电极与纳米复合物应用于电化学免疫传感器。实验结果表明,电流信号与钙调蛋白的浓度之间线性关系良好,且其检出限低,线性范围宽。该传感器灵敏度高,稳定性好,为钙调蛋白及其他生物样品的检测提供了一种新的方法。