表面增强拉曼散射(surface-enhanced Ramanscattering,SERS)作为一种重要的分析检测技术,具有检测灵敏度高、抗荧光干扰性强以及可实现多元检测等优点。目前,SERS技术已被广泛应用于化学、材料学、生物学和医学等领域。性能优异的SERS基底是SERS技术应用的基础和前提。基于硅基纳米杂化的SERS基底同时具备较好的SERS增强效应以及良好的信号重现性,因此受到了越来越多科研人员的关注。近年来,等温DNA扩增(例如,DNA滚环扩增、DNA杂交链式扩增和核酸外切酶辅助的DNA扩增等)作为一类有效的信号放大技术,已经被广泛应用于生物医学领域的分析传感检测。科研人员将DNA扩增技术与荧光、比色、电化学和SERS等检测手段相结合,已成功实现了对DNA、RNA、蛋白质以及小分子有机物等样品的高灵敏检测。基于此,本文将硅基纳米杂化的SERS基底与等温DNA放大技术相结合,构建了两种SERS传感器,分别用于DNA甲基化酶和microRNA(miRNA)的分析检测。主要研究内容如下:在第一部分研究中,通过将多聚腺嘌呤组装技术构建的硅基SERS基底与DNA滚环扩增技术相结合,构建了一种基于双重放大策略的SERS传感器,用于DNA甲基化酶的检测。当反应体系中存在DNA甲基化酶时,滚环扩增反应将被触发,扩增得到的DNA长链与多个互补DNA信号链(末端修饰染料分子)杂交并形成双链。与此同时,利用多聚腺嘌呤组装技术制备得到“核(银纳米颗粒)-卫星(金纳米颗粒)”结构纳米材料修饰的硅基SERS基底(core(Ag)-satellite(Au)nanoparticles modified on silicon wafer(Ag-Au NPs@Si))。最后,将双链 DNA 终产物修饰到Ag-Au NPs@Si基底上,实现SERS检测。基于上述原理构建的SERS传感器具有高灵敏度(检测限为2.8 × 10-3U/mL)、较宽的检测范围(0.05-50U/mL)、良好的选择性和SERS信号重现性(相对标准偏差小于12%)。进一步将构建的SERS传感器应用于实际样本(例如人类血清)中甲基化酶的检测分析,信号回收率在99.6%至107%之间。在第二部分研究中,通过将硅基SERS基底与核酸外切酶(Exonuclease Ⅲ,Exo Ⅲ)辅助的DNA扩增技术相结合,构建了一种新型SERS传感器,用于miRNA的检测。首先,利用氢氟酸辅助的电镀置换法制备得到原位生长了银纳米颗粒的硅片(silver nanoparticles modified silicon wafer,AgNPs@Si)SERS 基底。然后,通过Ag-S键将用于检测目标miRNA的DNA信号探针固定到基底上。当待测样本中存在目标miRNA时,DNA识别探针与目标miRNA杂交配对。其中,DNA识别探针原本的3’端为粘性末端,Exo Ⅲ核酸外切酶对其不具催化活性;杂交后的DNA识别探针的3’端变为平末端,能够被Exo Ⅲ识别并水解,触发Exo Ⅲ辅助的DNA扩增反应。扩增产物与固定在AgNPs@Si基底上的DNA信号探针相互配对,使修饰在DNA信号探针上的染料分子远离基底,导致拉曼信号发生变化,从而实现对目标miRNA的SERS检测。基于上述原理构建的SERS传感器能够对目标miRNA进行高灵敏性的分析检测,检测浓度低至1 aM,并且具有良好的信号重现性和选择性。此外,该传感器与PDMS微流控芯片联用,能够实现对多种目标miRNA的同时分析检测。综上所述,本文通过将SERS基底与酶辅助的DNA放大技术相结合,构建了两种SERS传感器:一种是将多聚腺嘌呤组装技术与滚环扩增技术相结合构建的双重信号放大SERS传感器,实现了对DNA甲基化酶的高灵敏检测;另一种是将微流控SERS基底与Exo Ⅲ辅助的DNA扩增技术相结合构建的微流控SERS传感器,实现了对miRNA的多通路检测。