酶、核酸及生物小分子等的活动在生命体中发挥着不可替代的作用，因此，快速、准确、实时的获取这些生命活动信息对于生命体的研究以及疾病的临床诊断和治疗具有巨大的意义，生物传感技术为这一需求提供了有力的手段。近年来，纳米技术和核酸扩增技术等的发展为构建高灵敏度、高选择性、快速高效的生物传感器提供了全新的平台，使生物传感技术得到更广泛的应用。本论文以microRNA、DNA甲基化修饰以及组蛋白去乙酰化酶为研究对象，结合纳米材料和滚环扩增技术发展了一系列新型的生物传感器。具体内容包括：microRNA在免疫细胞的分化发育、免疫应答的调控以及免疫系统肿瘤的发生发展等过程中发挥重要的作用，因此，研究单个细胞中microRNA的空间分布和表达水平对于考察microRNA及其调控网络的复杂性在生物学中的作用具有十分重要的意义。在第2章中，我们开发了一种基于目标物触发的等温滚环扩增技术原位检测肿瘤细胞microRNA的新方法。该方法首先利用改良的microRNA固定方法，将microRNA的5’端磷酸基团与细胞中蛋白质的氨基通过EDC共价交联，以降低microRNA在检测过程中的损失。随后以预先制备的DNA环探针与microRNA进行原位杂交，具有游离的3’末端的microRNA可以自身作为引物引发滚环扩增反应，在聚合酶的作用下产生与DNA环探针互补的含有microRNA序列的串联重复序列。最后，利用荧光检测探针对扩增产物进行识别，即可达到高灵敏度、高选择性的检测microRNA的目的。由于滚环扩增反应只能由microRNA游离的3’末端触发，因此从根本上消除了mRNA以及microRNA前体的干扰。我们使用这种方法实现了人肝癌细胞SMMC-7721和人正常细胞L02中miR-222与miR-223表达水平的高灵敏可视化检测，并进一步实现了单个细胞中不同microRNA的同时检测。DNA甲基化是表观遗传修饰的一个重要组成部分，其可通过影响DNA构象、稳定性以及与蛋白质相互作用方式等途径实现对基因表达的调节，目前已成为多种肿瘤诊断的生物标志物。在第3章中，我们将滚环扩增技术与DNA为模板合成银纳米簇相结合，发展了一种可进行多组分DNA甲基化检测的方法。该方法首先将DNA经过亚硫酸盐处理产生碱基差异后与挂锁探针杂交，再利用E.coli DNA连接酶对错配碱基的高特异性识别使与带有甲基化修饰的目标DNA完全互补的挂锁探针连接成环形。随后，以银纳米簇DNA模板作为引物，在具有强链置换能力的DNA聚合酶作用下启动滚环扩增反应，产生环形探针的重复互补串联序列。另外，扩增产物的茎杆区域带有HhaI内切酶的识别位点，可在酶的作用下释放出大量可以合成银纳米簇的DNA模板。在硝酸银、硼氢化钠的作用下，产生荧光信号，从而实现目标DNA甲基化的检测。该方法设计巧妙新颖，具有很好的灵敏度和选择性，检测限达6.4fM。组蛋白去乙酰化酶参与了肿瘤细胞生长、增殖与表达调控等诸多过程，且在癌细胞中高表达，使组蛋白处于低乙酰化的状态，抑制多种抑癌蛋白及凋亡分化相关基因的表达，目前已成为肿瘤治疗的靶点而日益引起学术界的重视。在第4章中，我们以组蛋白去乙酰化酶1为模型分析对象，建立了一种基于氧化石墨烯平台的组蛋白去乙酰化酶检测新方法。在该方法中，使用了具有两部分功能的多肽序列，一部分序列能够通过π-π堆积作用吸附在氧化石墨烯表面，使氧化石墨烯与荧光基团之间发生荧光共振能量转移从而淬灭荧光基团的荧光；另一部分序列则包含荧光基团及组蛋白去乙酰化酶作用的赖氨酸乙酰化位点。利用胰蛋白酶对组蛋白去乙酰化酶作用后的赖氨酸进行识别和切割，可使荧光基团游离，从而避免被氧化石墨烯淬灭荧光，通过检测反应后的荧光信号强度即可达到定量组蛋白去乙酰化酶1的目的。该方法设计简单、有较高的灵敏度和较好的选择性。