生物分子以及药物分子对维持生命的健康存在巨大影响,发展精准、灵敏检测这类重要物质的生物传感器具有较大的应用价值。作为一种分析工具,核酸分子探针为生物传感器提供了新的发展方向,现已被广泛应用于分析化学和临床诊断学等领域,并展现出越来越广阔的应用前景。然而,生命体内许多重要的生物分子其含量较低,传统核酸生物传感器的灵敏度与精确度往往达不到与之匹配的要求。因此,科学家们一直致力于开发能够快速、精确、超灵敏检测生物分子的核酸生物传感器。近年来,科学家们发展了一系列基于核酸外切酶、nicking酶降解的辅助信号循环放大策略,虽然提高了灵敏度,但仍有不足之处。比如,核酸外切酶特异性较差,而nicking酶通用性较差。这造成传统的核酸生物传感器仍有高背景、低准确度、难以应用在复杂体系中以实现对生物分子的直接检测等问题。作为一种新的尝试,本论文发展了两种新方案,既实现了对目标物的高灵敏检测,也避免了前人工作的缺陷。具体内容归纳如下:1、氧化石墨烯保护/Cryonase辅助信号循环放大用于生物分子的高灵敏检测。本文选用核酸适体为分析工具,提高了分析方法的选择性;选用氧化石墨烯保护核酸适体并猝灭荧光,降低了体系的背景信号;选用Cryonase快速降解核酸,放大靶标信号,提高了检测灵敏度。该方法实现了对茶碱、ATP和卡那霉素的高灵敏检测,检测限分别为47 nM、23 nM和5 nM,即使在5%胎牛血清中,该方法对茶碱也能够实现52 nM的检测限,几乎与缓冲溶液一致,显示出该方法在实际样品检测中的可行性。2、基于T4 DNA连接酶的二元探针用于癌症相关基因K-ras的特异性高灵敏检测。本文利用T4DNA连接酶的邻近连接特性,提高了传感器的特异性;以荧光共振能量转移为信号输出方式,降低了体系的背景荧光信号;结合核酸分子在不同温度下的稳态构象变化,实现了信号的循环放大。该方法实现了对K-ras的皮摩尔级别的检测。