生物传感器一直在医疗诊断和环境监测中发挥着重要作用。其中,基于表面等离子体的传感器因其优异的性能而受到广泛的关注。表面等离子体本质上是一种由外部入射光与金属表面自由电子间能量耦合引起的电子密度振荡现象,在金属和介质的界面上传播。当振荡发生时,金属-界面附近的电场会显著增强,并且在增强的电场覆盖范围内,表面等离子体极化子（SPPs）对周围的折射率变化非常敏感。这是因为SPP的色散关系与界面处介质的介电常数有关,折射率的变化会直接导致SPP的传播常数的变化。大多数表面等离子体激元传感器是基于表面等离子体共振（SPR）理论建立的。大多数SPR传感器依赖于大型而昂贵的棱镜或光栅耦合系统,不利于传感器的低成本和集成化发展。相比之下,基于局域表面等离子体共振（LSPR）的传感器与微型化和集成化的发展趋势更匹配,因此成为了便携式诊疗设备领域的研究热点。许多面向不同应用领域的LSPR生物传感器或测试装置不断地被开发出来,尤其是用于小分子和极低浓度样品的检测。本文重点研究了 LSPR传感器的传感特性、增敏方法及其应用。通过自吸附纳米压印的方法,低成本、大面积地制备了均匀性良好的金光栅传感芯片,对原发肝癌癌症标记物实现了高通量、高灵敏度、高特异性、低样本消耗的传感检测。成功走通“制备、功能化、检测应用”这一条产业流程,为面向精准医疗、为可商用普及的LSPR生物传感器提供了一种可参考的策略和思路。（1）从原理出发,对LSPR传感器的传感、增敏机理进行了研究。与其他传感器相比,LSPR生物传感器有着灵敏度较低的局限性,极大地限制了其应用推广。为解决这一问题,从结构、材料、表面修饰三个方面对LSPR传感器的增敏策略进行了探讨和介绍。（2）提出了一种基于不对称圆环腔结构的LSPR传感器,通过减少辐射损失,提高共振质量,从而改善了传感器的感测性能。由于LSPR的激发与纳米结构和材料密切相关,因此利用时域有限差分模拟软件探讨了结构参数及材料种类对传感器性能的影响,同时分析了该结构作为完美吸收体的的可能性。以此结构构建的LSPR传感器能克服传统LSPR传感器线宽较宽、峰谷比小的缺陷,拥有更为出色的感测性能,从理论上给予了一种提高LSPR传感器灵敏度的解决方案。（3）以纳米压印技术为基础,结合廉价、易获取的数字光盘,在实验室内成功实现了对纳米光栅结构的大面积、低成本的制备。利用双层胶光刻法替代传统单层胶光刻法,构建出上宽下窄的倒台型光刻胶掩模,克服了传统方法在后续剥离工艺当中可能会出现的结构脱落的缺陷,成功在4寸硅片基底上制备出均匀的金光栅结构。根据用途,通过划片等工艺成功制备基于金光栅结构的传感芯片:一类芯片尺寸为4 mm×4 mm,配合96孔板用于浸泡修饰;另一类是在20 mm×20 mm基片上有3×3或4×4传感阵列的芯片,与微流通道键合后用于微流修饰。（4）通过基于硫醇和EDC/NHS活化修饰抗体的化学修饰法对金光栅芯片进行表面功能化,使得芯片具备在复杂环境中特异性识别目标检测物并将其捕获的能力。修饰好的芯片在针对原发肝癌癌症标志物甲胚蛋白（AFP）的检测当中显现出几项较为优异的性能:一是灵敏度足够高,传感器的浓度检测限远低于AFP的临界浓度;二是拥有较宽的检测范围;三是特异性良好,非特异性蛋白的干扰很小;四是检测重复性很高,检测性能较为稳定。使用后的芯片经过食人鱼溶液处理仍可重复利用,可以进一步降低成本。