有序多孔硅材料具有比表面积大、制备容易控制、易于表面修饰、生物相容性好以及良好的光学特性等优势,作为一种全新的材料在生物传感领域中广泛应用。本论文用电化学阳极刻蚀法制备了不同类型的多孔硅,并对多孔硅表面进行了不同的表面化学修饰,根据不同修饰方法的特性,初步探索了有序多孔硅材料在蛋白质捕获富集、阵列微流控技术以及细胞的非标记分析方面的应用。(1)综述多孔硅光子晶体的制备、表面修饰方法以及Fabry-Perot Layer、 Double-Layer、Rugate Filter和Microcavity四种常见多孔硅在生物传感领域的研究现状和发展方向。综述了非标记细胞分析的重要性以及现有的几种常用非标记光学分析方法。(2)利用有序多孔硅的光学传感性能以及孔隙率精确可控的优势,研究了其作为微分离材料捕获和富集复杂生物样品中小分子目标物,同时保护孔道内的生物物质不被外源性酶所降解或保持其活性的应用。在熟练掌握硅片刻蚀和孔隙率、有效光学厚度测定操作的基础上,模拟人体血液环境,采用BSA、HRP、 Trypsin、Lysozyme和Insulin为模型物质.得到了蛋白质分子量和对应多孔硅截止孔隙率间的线性关系。对多孔硅颗粒进行了不同官能团的表面修饰,将其应用于直肠癌生物标志物的临床检测中。结果显示,MALDI-TOF MS能直接检测经有序多孔硅材料处理后的血清样品,联用统计学软件分析质谱结果得到正常病人和癌症病人的区分度达80%。(3)介绍了三种制备阵列多孔硅的方法,比较每种方法的优劣势后,成功地制备了阵列多孔硅,拓展了多孔硅在气体传感和生物传感领域内的应用。介绍了制备多孔硅微流控芯片的方法,将多孔硅光子晶体应用到了微流控领域,可以充分结合多孔硅光子晶体和微流控技术的优势,拓展其在生物传感、药物筛选、细胞分析等领域的应用。(4)制备了两种基于不同原理的多孔硅细胞非标记微流控芯片,可以实时在线非标记分析细胞的形态变化,还可以研究细胞脱附行为。以介孔TiO2修饰的Rugate Filter PSiPC微流控芯片作为细胞培养基底,不仅光学信号良好,而且稳定性和生物相容性佳。在细胞正常生长情况下,由于细胞膜的透光性,光谱仪收集到的PSiPC的光强度较高大,当细胞受Cd2+刺激后,细胞内胞质收缩,透光性变差的同时散射光能力增强,用反射光谱检测时观察到光学信号的下降。实验结果表明刺激细胞的Cd2+浓度与PSiPC的光强度之间存在一定相关性。以Ti02修饰的Fabry-Perot Layer PSiPC作为细胞培养的基底时,由于其观察是基于光干涉原理,C6细胞受Cd2+刺激后形态发生巨大改变,细胞层变厚,导致经傅里叶转换(FFT)后的有效光学厚度(2nL)增大。