生物传感器利用生物活性物质(如酶、抗体、核酸、微生物及细胞等)作为识别元件来对各种待测物质进行分析检测，具有优良的特异性和灵敏度，在医药卫生、生物工程、环保等诸多领域都有广泛的应用。纳米材料由于具有多种传统材料所不具备的特性，将其与生物活性物质共同构建的生物传感器能够表现出更为优良的性能，因而，近年来这方面的研究成为热门领域之一，本论文工作也正是基于此而展开。　　 1.磁性纳米颗粒用于磁控DNA杂交的研究用电化学手段检测了DNA在电极表面的杂交，并在此基础上引入磁性纳米颗粒，构建了可以被磁场控制的DNA杂交体系。首先，我们将探针DNA固定到纳米颗粒修饰的电极表面，采用铁氰化钾/亚铁氰化钾(K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6)氧化还原探针对目标DNA与探针DNA的杂交进行了检测。此方法简单快捷且有较高的选择性，可以检测到2 nM的目标DNA。同时我们在目标DNA溶液中掺入磁性纳米颗粒，通过外界磁场控制磁性纳米颗粒的运动，当磁性纳米颗粒在磁场作用下覆盖探针DNA时，杂交过程被阻止；相反，当纳米颗粒远离探针DNA时，杂交过程被增强。此研究有利于发展可控的DNA芯片。　　 2.金纳米颗粒与氨基酸相互作用的研究作者系统地研究了金纳米颗粒与20种常见氨基酸的相互作用，实验结果表明，侧链含有毓基、氨基或羟基的氨基酸在特定环境下能够引起金纳米颗粒的聚集，影响程度为巯基>氨基>羟基。同时，氨基酸浓度和环境pH也被证实对金纳米颗粒的聚集产生重要影响。这个工作为发展氨基酸或多肽单分子层保护的金纳米颗粒提供了理论依据。此外，基于金纳米颗粒的光谱变化，本研究还提供了一种快速区分多种氨基酸的简便方法。　　 3.电极表面构建自组装多层金纳米颗粒用于细胞色素c的放大检测至今为止，虽然已经有不少电极修饰技术以及众多膜材料应用到蛋白膜电化学体系中，但更为有序地构建电极表面修饰层并提高灵敏度一直是被关注的焦点。在本章中，我们应用单链oligo-DNA修饰的金纳米颗粒，通过互补DNA的杂交作用，在电极表面自组装构建了多层金纳米颗粒的构造，并用此构造静电吸附天然的细胞色素c，且在电极表面获得了细胞色素c的直接电化学响应，电信号随金纳米颗粒层数的增长而变大。这表明此体系不仅可以给细胞色素c提高良好的微环境以获得直接电化学响应，并能够放大细胞色素c的电化学信号。由此，我们用多层金纳米颗粒修饰的电极检测了极低浓度的细胞色素c，线性范围为2×10-9M到1×10-7M，检测限则达到了6.7×10-10M。　　 4.基于金纳米颗粒和阳极氧化铝膜的pH智能开关本工作设计了一种新型的能快速响应pH值的智能型开关膜，即当pH改变时，膜一侧的分子通过膜到另一侧的情况也将发生改变。本方法的实现主要基于金纳米颗粒和修饰的阳极氧化铝膜：在碱性条件下，金纳米颗粒与修饰的阳极氧化铝膜相互排斥，从而允许分子从膜孔中通过；而在酸性条件下，金纳米颗粒会结合到修饰的阳极氧化铝膜上，从而覆盖了膜孔，阻挡了其他分子的通过。本体系相比传统方法设计的智能开关具有一定的优势，因而在药物控制释放、化学或生物分离、生物传感器等领域具有很大的应用前景。　　 5.辅酶A介导组装二元复合纳米材料生物分子用于介导一种或多种纳米材料“自下而上”的组装已经显示出越来越多的优势，比如组装的高效性、高特异性、可控性等。在本章中，我们用单一的生物小分子作为介导，发展了一种更为简单的组装两种纳米颗粒的方法。在此方法中，辅酶A被用作“桥梁”，连接金纳米颗粒和二氧化钛纳米颗粒，组装成了二元的复合纳米材料。结果表明，此方法具有高效、简便等优点，可以进一步用于其他纳米材料的组装。