生物传感器是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的器件。生物传感器具有接收器与转换器的功能,是由固定化的生物敏感材料作识别元件,比如酶、抗体、抗原等生物活性物质,适当的理化转换器如氧电极、光敏管场效应管等及信号放大装置构成的分析工具或系统。经过近年来的研究,生物传感器已经广泛地应用于生命科学、医学、食品工业和环境检测中。本文所研究的生物传感器是将适体与纳米技术连用作为新型的传感器,具有检测限低,灵敏度高,选择性好和成本低廉的优点,越来越受到人们的重视。适体与纳米联用技术,由于具有操作简单快速、检测灵敏度高、特异性好等优点,已成为当今分析化学学科研究的热点之一。随着适体与纳米技术的不断进步与发展,必将在生物化学、疾病诊断、临床治疗等领域起到至关重要的作用。本论文中我们利用适体与氧化铝纳米孔膜结合,引入硅纳米粒子,实现了对大鼠血液中ATP的检测,且当复杂体系中含有干扰物质时,仍能够特异性识别ATP,在此基础上,为了进一步研究该传感器的应用,我们构建了基于新型氧化铝纳米材料的高灵敏传感器对Hg²⁺、Pb²⁺与Sr²⁺离子的检测,通过电化学方法检测,其方法简单易于操作,且不受大型仪器设备的限制,大大简化了实验步骤,有望在临床医学、生物分析等领域实现进一步的应用研究。第一章绪论在文章第一章节中,首先介绍了生物传感器的相关背景知识及适体与纳米联用技术的应用原理。包括:生物传感器的基本类型,适体技术的应用进展及在各个领域的研究,氧化铝纳米孔的简介及未来发展方向等知识。最后重点介绍了适体与纳米技术连用的工作机理及其应用。第二章基于空间阻滞的PAA新型高灵敏电化学传感器的构建及其在三磷酸腺苷检测中的应用研究在这一章节中,提出了一种可用于ATP快速检测的基于空间阻滞型的新型高灵敏传感器,并分别采用扫描电镜、荧光显微镜成像技术、微分脉冲伏安、电化学阻抗等方法对此传感器进行了表征。传感器以硅纳米颗粒通过多段DNA链与氧化铝纳米孔膜形成的三明治结构（PAA/H1/H4/H2/SiO₂-NPs）阻碍离子传导,而目标物ATP存在则可破坏传感器中的三明治结构,使离子通道顺畅,可通过其电流变化值达到检测目标物ATP的目的。硅纳米颗粒的应用极大地降低PAA孔膜内的空间体积,增大空间位阻,有效提高了检测灵敏度和降低背景信号;此外,由于检测时仅需极少量的样品滴涂于传感器表面进行培育和检测,也有效降低了检测用量。实验证明该传感器对ATP检测的线性范围为0.025到0.900nmol/L,检出限为13pM（S/N=3）。当溶液中的共存物质大量存在时,传感器对ATP的检测仍具有高度特异性。实验表明我们所设计的基于空间阻滞的新型高灵敏传感器操作简便,制作费用低廉,并且具有良好的再生能力。可实现对小鼠血液中痕量ATP的检测,有望应用于临床医学检测、医药工业和环境检测等领域。第三章基于空间阻滞的PAA新型高灵敏电化学传感器对Hg²⁺、Pb²⁺、Sr²⁺的检测研究本章中,我们构建了一种新型高灵敏电化学传感器检测Hg²⁺、Pb²⁺、Sr²⁺,主要是基于建立适体与纳米联用技术,传感器以多段DNA链修饰在氧化铝纳米孔膜上形成的结构阻碍离子传导,当体系中存在Hg²⁺、Pb²⁺、Sr²⁺时,利用核酸序列中的胸腺嘧啶（T）能够特异性识别Hg²+,形成特殊的T-Hg-T结构。富含G碱基的DNA链能够与Pb²⁺、Sr²⁺形成G-四联体结构,使离子通道顺畅,当依次加入Hg²⁺、Pb²⁺、Sr²⁺的洗脱剂巯基乙醇、DOTA与KP时,离子能够与相应的洗脱剂作用,使得离子从氧化铝纳米孔膜内释放出来,DNA链重新恢复到直链状态,导致氧化铝纳米通道堵塞,通过检测其电流变化值达到检测的目的。结果表明,此传感器对Hg²⁺、Pb²⁺、Sr²⁺检测的线性范围为0.05¹.50 nmol/L,检出限分别为0.013、0.017、0022 nmol/L（S/N=3）。当样品中有至少100倍目标物浓度的共存物质存在时,传感器仍显示出对Hg²⁺、Pb²⁺、Sr²⁺的高特异性。此传感器构建简单,再生性好,可应用于饮用水与环境水中重金属离子的监测。