四环素因其低成本及广谱抗菌性而被广泛用于动物饲养,导致动物源性食品中四环素残留普遍,严重危害公众身体健康并阻碍食品行业的发展,急需开发特异性强、灵敏度高的新型检测方法用于复杂样品中四环素残留的初步快速筛查。生物传感器包括生物识别元件和转导元件两部分,可将识别元件与靶物质之间的特异性结合转导为可量化的信号,实现快速检测。核酸适配体是一种经体外的指数富集配基系统进化技术(SELEX)筛选得到的新型识别“化学抗体”,具有高亲和性、高特异性且易修饰、性质稳定,可作为生物传感器中的识别元件,应用于食品安全快速检测。本文围绕蜂蜜中的四环素残留的检测,分别建立了酶联核酸适配体生物传感器(ELAA-aptasensor)、纳米金一核酸适配体生物传感器(AuNPs-aptasensor)、表面等离子共振-核酸适配体生物传感器(SPR-aptasensor)及电化学-核酸适配体传感器(EC-aptasensor),用于实际样品中四环素的快速检测。同时,本文将虚拟分子对接与化学实验相结合,不仅探究了核酸适配体与四环素的分子识别机制,而且揭示了不同核酸适配体在应用时具有体系“适用性”特点,可有依据地选择最佳适配体辅助构建生物传感器。具体研究成果如下:1、四种不同的生物传感方法均可应用于简单前处理后的样品,实现对蜂蜜中的四环素的快速检测,加标回收率均在85～120%之间,准确性高,且抗干扰能力强,可对四环素特异性识别。2、首先,利用Apt76构建了间接竞争、直接竞争两种模式的ELAA-aptasensor,用于蜂蜜中四环素的高通量快速检测,引入链霉亲和素-生物素系统实现分子固定和信号放大,并对其他各反应条件进行了细致优化。在最佳条件下,间接竞争ELAA-aptasensor对四环素的线性检测范围为0.01～100 ng·mL-1,检测限为0.00966 ng·mL-1。直接竞争ELAA-aptasensor的线性检测范围为0.1～1000 ng·mL-1,检测限为 0.0978 ng·mL-1。将两种 ELAA-aptasensor 与 ELISA 进行比较确证,三种方法具有相当的加标回收率,并且ELAA-aptasensor的灵敏度高于ELISA。3、两条不同的核酸适配体Apt76和Apt40在ELAA-aptasensor中应用时的明显差异引发了对核酸适配体识别机制的猜想,故将分子对接软件与ITC滴定法相结合,探究了 Apt76、Apt40与四环素的本征分子识别机制。实验表明,(1) Apt76和Apt40形成不同的空间结构并含有多个结合位点,以“口袋”的形式将四环素包裹,且核酸适配体结合位点的个数、空间结构的复杂性与核酸适配体的碱基组成、单链长度及二级结构中的茎环结构密切相关,Apt76比Apt40具有更多结合位点;(2)不同的空间结构和结合位点分布导致核酸适配体具有体系“适用性”,Apt76比较适合在如ELAA-aptasensor的需要化学修饰或固定的研究中使用,Apt40可运用于无需标记的传感方法。4、结合分子识别研究,从Apt40的长度、碱基组成、二级结构、三级结构分析了 Apt40、纳米金、四环素三者之间的相互作用,并基于Apt40对纳米金的保护作用构建了无需标记的AuNPs-aptasensor,可视化半定量后,结合紫外可见吸收值进行精确定量,30 min内可完成全部分析。在20～320 ng·mL-1浓度范围内,四环素浓度的对数值与响应信号呈现良好线性关系,检测限为12.4 ng·mL-1。5、基于核酸适配体的“体系适用性”特点,将Apt76修饰固定于SPR芯片表面构建SPR-aptasensor,依托Biacore T200实现自动化快速检测。将链霉亲和素共价偶联到CM5芯片表面,然后通过链霉亲和素-生物素系统将Apt76固定在芯片表面,直接捕获流经芯片表面的四环素分子并同时产生SPR响应信号。在0.01～100 ng·mL-1范围内,SPR信号与四环素浓度对数值成正比,检测限为0.183 ng·mL-1。6、相似地,将疏基修饰的Apt76固定于丝网印刷电极表面,构建EC-aptasensor,实现微量、高灵敏快速检测,并针对单链Apt76在电极表面易缠绕、信号不稳定的难题,制备DNA四面体结构辅助Apt76的定向固定。使用DNA四面体代替单链Apt76后,方法的线性检测范围由0.1～100 ng·mL-1扩展到0.01～1000 ng·mL-1,检测限由0.0875 ng·mL-1降低至0.00947 ng·mL-1,灵敏度提高一个数量级。