在科学技术飞速发展的21世纪,检测和分析手段的多元化让人们对自身以及环境有了越来越多的认识,也使得人们对自身和环境的重视程度越来越高。过去许多的检测手段和分析方法由于无法满足人们的要求而逐渐被淘汰。随着时代的发展和科技的进步,越来越多的新型检测手段应运而生,生物传感器就是其中的代表。生物传感器就是利用生物活性物质作为敏感单元,来对目标物进行特异性的识别响应,然后通过换能器将响应信号转换为物理化学信号来对目标物进行分析和检测。由于生物传感器的这种识别专一性强、特异性好,抗干扰能力也强,所以这就使得生物传感器可以在很复杂的环境下对目标物进行高灵敏检测,而且生物传感器在检测时所需时间短,操作简单,不需要专业人员操作,这也使得生物传感器可以应用在生活的方方面面。纳米材料的出现使得生物传感技术有了更加广阔的发展,让生物传感技术有了无穷无尽的想象。纳米材料具有很高的比表面积,表面许多的不饱和键让它可以吸附多种目标分子,不同类型的纳米材料性能各异,本文利用不同的纳米材料从而可以设计出一系列不同种类的生物传感器。而且由于有纳米结构的出现,所以传感器的反应时间也被大大缩短。本文正是利用纳米材料的优异的性能来设计实验,对乙肝病毒DNA、双氧水和葡萄糖进行灵敏检测。具体内容如下:(1)本文利用二氧化硅纳米粒子的放大作用及银纳米簇优异的荧光特性对乙肝病毒DNA进行高灵敏检测。在实验中设计了两条DNA链:一条稳定银纳米簇的荧光探针链,另一条是生物素修饰的富含鸟嘌呤的DNA辅助链。本文在合成的纳米二氧化硅粒子表面修饰链霉亲和素,链霉亲和素和生物素的相互作用使得DNA辅助链连接在二氧化硅表面。在没有病毒DNA出现时,单独的一条银纳米簇荧光探针链单独存在,其荧光偏振值很弱。当加入目标物病毒DNA时,银纳米簇荧光探针链、DNA辅助链、病毒DNA链相互作用,碱基互补配对使得三条DNA链之间形成夹心结构,此时荧光分子由之前的银纳米簇荧光探针链变为由三条链组成的大分子,使得分子体积大大增加。荧光偏振值与分子的体积成正比,所以荧光偏振值也就会大大增加,从而可以根据荧光偏振的增加来高灵敏的定量检测乙肝病毒的DNA。当HBV DNA的浓度在1-800nM的范围变化时,△FP的变化呈现出线性相关。该方法的检测限达到了 0.65nM,这比荧光共振能量转移模式的传感器的检测限至少要低一个数量级,而且其检测的动态范围要比其他检测方法更宽,同时该方法也为其他核酸物质的检测提供了一个新的思路。(2)本文通过湿化学法简单的制备了血红素功能化的二硫化钨纳米片(hemin/WS2-NSs),对制得的hemin/WS2-NSs进行了表征,考察了其过氧化物模拟酶的催化活性,并利用其对双氧水和葡萄糖进行了比色检测。利用TMB(3’3’5’5’-四甲基联苯胺)和双氧水作为检测基质来检验hemin/WS2-NSs的过氧化酶催化活性,将hemin/WS2-NSs加入到一定浓度的TMB和双氧水溶液中后发生典型的颜色反应,说明它可以在双氧水存在的情况下氧化TMB,使得溶液变色。Hemin/WS2-NSs的催化行为符合典型的Michaelis-Menten动力学模型,其催化机理遵循乒乓机理,与天然的辣根过氧化酶相比展示出更高的催化活性,具有更好的稳定性,适用范围更广。与单纯的二硫化钨纳米片及血红素相比,其催化活性高于单纯的二硫化钨纳米片及血红素。最后本文利用hemin/WS2-NSs作为比色传感器来检测葡萄糖旳线性范围和检测限为0.5×10-5-2.0×10-4 M,1.5×10-6 M,该法已成功用于血液中葡萄糖的测定。(3)本文制备了 g-C3N4-Fe3O4纳米复合物,并对其进行探究发现其具有过氧化酶催化活性,能够催化氧化底物产生颜色反应。利用TMB和双氧水来检验g-C3N4-Fe3O4纳米复合物的过氧化酶催化活性,加入后发生典型的颜色反应,说明在双氧水存在的情况下g-C3N4-Fe3O4纳米复合物可以氧化TMB,使得溶液变色。该溶液的紫外吸收光谱在369 nm和652 nm处有最大的特征吸收,其催化活性与温度、pH、时间有关。在对其催化条件进行优化之后,可以对双氧水和葡萄糖进行比色检测,检测限分别为0.3×10-6M、2.5×10-7M。同时本文在复杂的环境中考察了其选择性,该方法依旧可以很好的对双氧水和葡萄糖进行检测,因此该方法可以用于血液中葡萄糖的测定。综上所述,本文在设计传感新方法时引入纳米材料,对大分子目标DNA及葡萄糖等小分子进行了高灵敏度的检测,表现出良好的特异性。本工作为纳米材料提供了更广泛的用途,为设计新型传感器提供了更加广阔的思路。