贵金属纳米颗粒，尤其是金纳米颗粒和银纳米颗粒，因其具有良好的生物相容性，优良的光学和电学性能，极大的比表面积及表面易修饰性，因而在发展新型生物传感器用于蛋白质等生物分子的生化分析方面具有巨大的优势。同时，贵金属纳米颗粒由于能够与核酸、多肽等新型分子探针发生特定的相互作用，而通过这些分子探针并借助种类丰富的工具酶，可产生丰富多样的序列变换、构象变化、扩增等过程，从而可以实现多种信号的发生和放大，为贵金属纳米颗粒在生化分析及生物传感中的应用提供了良好的契机。在本论文工作中，利用金、银等贵金属纳米颗粒对核酸及多肽分子探针与目标物识别后发生的反应进行转化，再通过设计触发、控制核酸及多肽分子探针的酶切循环放大过程，利用纳米颗粒的材料学特性辅助、增强信号放大的效能，实现了蛋白质、核酸及与人类健康密切相关的金属离子等目标物的灵敏检测，甚至实现了在复杂生物样本中对目标物质的稳定检测。具体工作如下:　　1.基于邻位核酶切割循环控制金纳米颗粒聚集的链霉亲和素检测　　在论文本部分工作中，将基于金纳米颗粒的比色检测体系与核酶参与的邻位效应相结合，并实现了对具有多分子配体的蛋白质如链霉亲和素的检测，因此，不仅设计了基于邻位核酶切割循环的金纳米颗粒比色检测新体系，而且可以应用于多配体蛋白质的检测，同时，该检测体系利用了邻位效应的多配体识别，并巧妙地将这种识别转化成核酶组装，利用组装的核酶本身的切割循环特性控制纳米颗粒的聚集，从而可以引发更强的比色反应。在该部分研究工作中，多配体识别体系的使用大大提高了传感器的特异性和选择性，利用核酶代替蛋白酶类进行切割循环则简化了反应体系并提高了体系的稳定性，而利用邻位效应新的信号放大思路，所提出的蛋白质检测新方法的检测限则可以低至aM。此外，整个反应仅需两步，而且全部在同一溶液体系中进行，无需任何中间清洗步骤，结果明显且可用肉眼观察，达到简单、特异、灵敏地检测蛋白质的要求，具有即时检测的应用前景。再者，通过改变配体，该检测体系有望进一步设计成多配体目标物检测的通用平台。　　2.基于氧化石墨烯介导的银纳米颗粒原位还原和溶出的伽马谷氨酰转肽酶检测　　在论文这一部分工作中，建立了一种氧化石墨烯介导的、基于银纳米颗粒原位还原和溶出的电化学检测γ-谷氨酰转肽酶新方法。在这一方法中，氧化石墨烯自身的电荷特性被用来直接识别γ-谷氨酰转肽酶催化所引起的电极表面的电荷变化，同时，由于我们还采用了基于氧化石墨烯原位还原的银纳米颗粒合成方法，不仅得到了大量形态均匀的银纳米颗粒，而且这些纳米颗粒大量富集在氧化石墨烯表面，并通过银/氯化银的固态溶出产生明显的电化学信号，因而实现了从氧化石墨烯识别、到银纳米颗粒信号输出及放大的完整过程。该工作采用不经任何化学修饰的氧化石墨烯作为分子识别元件，不仅研究了新型识别元件，而且简化了识别体系，并探索了纳米材料在生物传感器研究中新的应用。另一方面，银纳米颗粒的原位还原方法被应用于生物传感器的构建中，整个过程耗时短，且产物形态良好，大大简化了实验步骤，而银纳米颗粒的固态溶出法检测则可获得很好的输出信号，大大提高了检测的灵敏度。此外，该检测方法在实际样本的检测中也表现了稳定的检测结果，因而具有潜在的生物医学研究及临床检验应用价值。　　3.基于多肽探针修饰银纳米颗粒的胰蛋白酶检测　　在论文本部分工作中，利用多肽探针修饰银纳米颗粒，从而实现了胰蛋白酶简单、灵敏、特异的比色法检测。在这一工作中，通过合理的多肽序列设计，使其既含有胰蛋白酶底物序列，又可在胰蛋白酶的切割反应中发生电荷变化，而且，通过在银纳米颗粒表面修饰这种多肽探针，使电荷变化改变银纳米颗粒的耐盐性，因此，在一定盐浓度下，银纳米颗粒随胰蛋白酶对底物水解作用的强弱而发生不同程度的聚集，从而实现了对胰蛋白酶的特异性检测。该方法采用银纳米颗粒作为比色法检测的元件，不仅获得了检测范围广(2.5～200 ng/mL)、检测限低(2 ng/mL)的检测结果，进一步证实和拓展了银纳米颗粒在比色法检测中的应用优势，而且，由于该方法利用酶的特异性底物作为多肽探针，因而拓展了多肽探针在生物传感器中的应用范围，提出了多肽探针应用的新方向。我们还将该方法用于人血清和尿液等实际样本中胰蛋白酶的检测，并得到了满意的结果，同时，由于该方法响应快速，成本低廉，检测结果肉眼可见，因此在高通量胰蛋白酶检测以及胰腺炎诊断中具有潜在的应用价值。　　4.基于银纳米颗粒溶出法与聚合酶链置换反应的microRNA检测　　MicroRNA不仅是各种细胞活动的重要调控因子，同时也被认为是极具前途的疾病标志物。由于microRNA在血清中含量很低，通常很难准确检测，因此我们利用银纳米颗粒的溶出，并借助聚合酶链置换循环反应，构建了一种超灵敏的microRNA检测方法。首先，设计了四条DNA单链用于形成含一个悬垂的茎环结构的四面体DNA纳米结构，然后，将该纳米结构修饰在金电极表面以大幅提高电极表面分子固定的密度、取向的可控性，以及电极表面自组装单层的反应活性，随后，利用银纳米颗粒上修饰DNA所介导的聚合酶链置换反应，以及基于银纳米颗粒的固态Ag/AgCl反应，从而提出了超灵敏的microRNA电化学检测方法，检测限可低至0.4 fM，同时，该方法可区分单碱基错配，且在检测乳腺癌患者microRNA水平时性能良好，表现出极大的临床价值，因而有望在特定疾病的早期诊断和预后评判中发挥作用。　　5.基于金纳米颗粒与酶切反应双重放大的银离子检测　　银离子（Ag+）是一种对真菌、病毒、细菌和动物有巨大毒性的重金属离子，因此，监测水或食物资源范围内的Ag+已经成为维护人类健康的一个重要方面。在论文本部分工作中，构建了一种基于金纳米颗粒与酶切循环双重信号放大的超灵敏Ag+电化学检测方法。该方法利用了胞嘧啶-Ag+-胞嘧啶之间特异性的相互作用，使本不可配对的DNA单链通过该作用而杂交并结合在一起，形成内切酶的底物，进而被切割，而后释放通过DNA杂交修饰在金电极上的金纳米颗粒。由于酶切反应可以继续循环进行，使更多的金纳米颗粒从电极表面释放，而金纳米颗粒的强导电性和大的比表面积，使这种因Ag+存在而进行的切割反应的响应大大增强，达到双重放大的效果，因此，该方法的检测限可低至470 fM，同时，该方法由于利用了胞嘧啶-Ag+-胞嘧啶的特异性相互作用，具有很高的选择性，可在其他干扰离子存在条件下特异性检测银离子，因此，直接用于饮用水和湖水样本中Ag+的检测，可得到稳定的检测结果，在环境监测中具有很大的应用潜力。此外，借助不同DNA碱基与其他金属离子(如Hg2+、Pb2+)的特异性配对，该方法还有望拓展成为检测多种金属离子的通用平台。