近年来,光学生物传感器被广泛地用于生物分子分析、生物医学、医疗保健,食品质量和环境监测等。微型化、快响应、高效率和免标记的光学生物传感器是实验室研究和商业应用的目标。由于多孔硅造价低廉且容易制备，加之其庞大的比表面积(800m2/g)允许固定更多的生物探针分子，使得这种材料既可以增加在溶液中捕捉低浓度的目标分子的能力，又能与现有的集成电路完全兼容，因此基于多孔硅材料的免标记光学生物传感器被广泛地进行研究。本论文主要利用纳米多孔硅材料，致力于制备高灵敏度的免标记生物传感器,可望分别对小尺寸生物分子及大尺寸生物分子进行有效检测，探索并制备出基于多孔硅的新型光学生物传感器。本论文主要研究内容及主要结论如下：1.首次利用电化学腐蚀的方法，在N型小电阻率（0.02—0.03Ω·cm）的硅片上制备出免标记的多孔硅光学生物传感器并用交叉偶联的化学方法连接蛋白溶菌酶（HEWL）用于检测VHH抗体。结果表明通过蛋白溶菌酶和VHH抗体的特异性反应导致的反射谱的红移量可以用于有效地检测VHH抗体的浓度，其线性检测范围为14—30μg/ml，检测极限为0.648ng·ml-1。这项研究有助于检测低浓度、小尺寸生物分子的免标记生物传感器的发展。2.首次在SOI硅片上通过仿真优化多孔硅微腔的结构参数，利用双槽电化学腐蚀的方法成功地制备出多孔硅微腔生物传感器并用于DNA的浓度检测。反射谱的检测波长位于1555nm，检测波长接近光学通讯的窗口，这个波长有利于光信号的传播。制备出的多孔硅微腔有非常窄的透射峰因此具有很高的Q值从而实现传感器灵敏度的提高。通过交叉偶联的化学方法通过对19个碱基对DNA的杂交反应进行检测，反射谱的红移表明检测极限为43.9nM，这与已报到的在硅衬底上制备的DNA生物传感器灵敏度相当。在SOI衬底上制备的多孔硅微腔光学生物传感器具有高灵敏度、快响应、容易制备及低造价等特点，有利于在SOI衬底上发展一种新的免标记的光学生物传感器，进而有助于集成光学生物芯片的制备。3.首次以N型大电阻率(1—10Ω·cm)的多孔硅为衬底，罗丹明B分子为光致发光（PL）探针，利用其光致发光特性来检测棉花抗冻蛋白的浓度。Ag/PS衬底是通过将多孔硅衬底浸泡在硝酸银溶液中用氧化还原方法来获得,在衬底中加入罗丹明B做生物传感器的PL探针，利用AFPs抗原和抗体的特异性反应来检测AFPs浓度。结果表明我们制备出的Ag/PS衬底的孔径足够大，能让大尺寸的生物分子充分渗透进入多孔硅光致发光生物传感器，这种衬底对生物检测来讲是非常理想的生物传感器平台。且我们制备的多孔硅光致发光传感器检测信号强、稳定性好，这将为快速、灵敏的检测大尺寸生物分子的免标记生物传感器提供新的发展途径。4.首次以N型大电阻率(1—10Ω·cm)的多孔硅作为衬底，通过氧化还原的方法在多孔硅衬底上制备银纳米颗粒，用以增强罗丹明6G的拉曼信号。研究结果表明多孔硅的形貌对银纳米颗粒的微结构有很大影响，因此我们优化了制备条件从而得到了罗丹明6G最强的拉曼信号。表面增强拉曼散射（SERS）光谱表明Ag-PS衬底具有很高的SERS活性，且制备出的衬底孔径尺寸大，有利于大尺寸生物分子的进入，因此N型大电阻率的多孔硅可以成为高灵敏的SERS活性衬底并能应用于生物化学和生物医学领域。