当今时代,纳米孔为解决化学、生物技术、材料科学等研究领域内棘手的问题提供了一个非常重要的平台。而以玻璃纳米孔为基础的纳米孔检测平台因其制备方便、价格便宜、紧实耐用以及孔径可调节等优势,越来越受到研究者们的重视。目前将官能团修饰到纳米孔内的策略各不相同,并且发展了一系列的检测平台用于分析核苷酸、蛋白质、金属离子等物质。这些方法虽各有优点,但都面临孔内表面性质不可控、TEM表征破坏性大等问题。本文采用温和、绿色、可控的仿生生物矿化方法,利用常见的蛋白质在几十纳米孔径的玻璃纳米孔内成功修饰上结构稳定的金薄膜。该纳米金膜具有独特的荧光特性,有利于直接通过荧光成像对玻璃纳米孔实现无破坏性的快速表征。同时该纳米金簇修饰的玻璃纳米孔,无需后续修饰新的分子,就可实现对精氨酸的对映选择性识别以及半胱氨酸的选择性检测,为玻璃纳米孔的制备、表征和生物传感提供了新的思路。全文分为四部分,具体内容如下:第一章绪论本章首先介绍了纳米孔的制备与功能化,其次着重讨论了纳米孔的表征方法。然后概述了基于纳米孔的两种检测方法以及在生物传感中的应用,最后阐明本论文主要意义和内容。第二章仿生制备与荧光表征纳米金簇修饰的玻璃锥形纳米孔本章通过层层吸附的原理,利用牛血清白蛋白(BSA)还原氯金酸(HAuC14)成功在玻璃纳米孔内壁修饰上稳定的纳米金簇。此纳米金簇的成功修饰可以通过透射电子显微镜(TEM),能量散射X射线光谱(EDX),元素映射,Ⅰ-Ⅴ曲线来证明。多功能的BSA保护的金簇薄膜(BSA-AuNCs)修饰的玻璃纳米孔可以很容易地通过荧光成像进行表征,而无任何破坏性。另外,BSA-Au薄膜在很高的盐浓度或者较宽pH范围的溶液中都很稳定。利用BSA-AuNCs潜在的生物传感应用,该纳米金簇修饰的玻璃纳米孔将在生物研究领域有更加广阔的发展空间。第三章基于纳米金簇修饰的玻璃锥形纳米孔对精氨酸的手性识别本章利用BSA分子的手性区分作用,报道了 BSA-Au薄膜修饰的玻璃纳米孔对精氨酸(Arg)对映异构体的识别。AuNCs表面的BSA包覆层中的羧基可以与Arg中的胍基通过相互作用形成离子配对。通过Zeta电位、AFM等表征,BSA-AuNCs与不同构型的Arg的作用力确实存在一定的差异。然后,通过检测离子电流,考察了 L-Arg和D-Arg引起BSA-AuNCs薄膜修饰的玻璃锥形纳米孔的离子电流的差异性变化。L-Arg和D-Arg的离子电流改变比率分别达到25%和6%。结果表明此纳米传感器可以实现对不同构型Arg的区分。第四章基于纳米金簇修饰的玻璃锥形纳米孔对半胱氨酸的选择性检测本文利用半胱氨酸(Cys)可以通过形成Au-S键修饰到Au NCs内核,基于空间位阻以及静电斥力等多方面原因,实现了 BSA-AuNCs修饰的玻璃纳米孔对Cys的选择性检测。通过Zeta电位、红外光谱等表征,证明巯基(-SH)极易连接到Au NCs表面,Cys可以弥补BSA包裹的Au NCs的表面缺陷。当Cys结合到玻璃管壁内的Au膜上时,管壁电荷发生变化,并且监测-1 V时对应的离子电流变化比达到65%。该纳米金簇修饰的玻璃锥形纳米孔对于具有类似结构的硫醇具有良好的抗干扰性。