本研究基于功能核酸（Functional Nucleic Acids,FNAs）在分子水平上对不同重金属离子具有高特异识别能力的原理,结合自主研制的倏逝波微流控检测平台,研究开发可以快速、灵敏检测典型重金属离子Hg²⁺、Pb²⁺的生物传感器。得到以下研究结论:（1）提出传感光纤表面高温处理工艺,有效地降低了表面硅烷化剂密度过高带来的非特异吸附等问题。在光纤表面成功地固定探针功能核酸,实现了探针功能核酸与其互补DNA的杂交与再生。利用XPS全面表征了传感光纤在其全寿命周期内性能变化与表面元素组成和价态分布的关系。确认固定化的功能核酸从光纤表面离去是其性能下降的主要原因,鉴于此改进了光纤的保存和使用条件,使功能核酸探针的使用性能延长一倍。（2）建立“液相反应,表面杂交”的快速检测策略,有效地克服了立体效应和静电作用等导致的检测时间过长的问题,可在7min/13min内分别完成对于Hg²⁺/Pb²⁺离子的快速检测。并基于该策略和Hg²⁺特异的功能核酸,开发出“Turn on”模式的检测方法,可以实现对于Hg²⁺的高灵敏检测,检测限可达22pM（4.4ng/L）;同时该方法还能与Pb²⁺特异的DNAzyme结合,用于Pb²⁺的检测之中,检测限达20nM（4.2mg/L）,表现出该方法对基于不同功能核酸识别原理的重金属离子检测具有良好的通用性。此外传感器探针可连续再生18次,降低了检测成本,并成功用于实际水样检测。（3）基于T-T错配原理,结合快速检测策略,通过在液相和表面分别完成2次目标诱导构象变化,在光纤倏逝波生物传感器上实现了“off-on-off”模式的宽范围检测Hg²⁺,检测范围可达0.4nM-50mM（80ng/L-10mg/L）,同时还能将检测时间控制在15min以内,并可多次稳定再生。（4）对GR-5 DNAzyme进行了重构和设计,在保留GR-5 DNAzyme核心序列的基础上,引入了Hg²⁺特异的核酸序列。保持了Pb²⁺激活GR-5 DNAzyme的能力,同时增加Hg²⁺促使GR-5 DNAzyme酶链与底物链分离的作用。在此基础上,结合快速检测策略,首次实现了基于DNAzyme方法的Pb²⁺、Hg²⁺的同时检测。利用该方法,可以在5min内完成浓度范围Pb²⁺:10nM-1670nM（2.1mg/L-347mg/L）和Hg²⁺:7nM-1670nM（1.4mg/L-334mg/L）的检测,多种干扰离子对其无影响,可多次再生,并可用于实际水样的检测。