表面增强拉曼光谱技术（SERS）具有检测快速、灵敏、无损分析且所需样品量少等优点,被广泛应用于标记和无标记的检测、材料科学、生物化学、生物医学、电化学以及分子成像等研究领域。表面增强拉曼光谱生物传感器也成为检测疾病标志物以及单分子分析等的重要工具。在构建表面增强拉曼光谱生物传感器时,常常会使用一些新的纳米材料作为具有强增强效应的SERS基底用于提高传感器的灵敏度,同时也可以和高效的信号放大策略结合起来用于进一步改善表面增强拉曼光谱生物传感器的性能。这些新材料以及新方法的研发和构建对各种生物分子的灵敏以及特异性检测具有重要的意义,同时也为表面增强拉曼光谱生物传感器的实际应用提供了新的研究思路。本论文设计了多种信号放大策略,通过结合新型的纳米材料以及各种核酸信号放大策略,分别制备了具有高的灵敏度、简便操作以及高稳定性的表面增强拉曼光谱生物传感器用于灵敏、快速地检测分析物。具体的工作如下:1.结合金属有机框架材料与磁性铁酸钴材料构建的夹心免疫表面增强拉曼光谱生物传感器的研究表面增强拉曼光谱生物传感器由于其好的特异性和高的灵敏度常常应用于疾病标记物的灵敏检测,然而直接测量标志物的拉曼峰,其灵敏度较低。为了提高传感器的灵敏度,本研究采用了一种新型的金属有机框架材料MOFs结合多足纳米金作为SERS基底（IRMOF-3@AuTPs）用于灵敏检测N-端前脑利钠肽（NT-proBNP）。首先在SERS基底IRMOF-3@AuTPs上利用共价作用固载一抗和拉曼信号分子甲苯胺蓝（TB）。由于IRMOF-3的大的比表面积和好的生物相容性,可以固载大量的一抗和TB。同时由于多足纳米金产生的“热点”,可以对TB的拉曼信号实现显著的增强。接着引入磁性材料CoFe₂O₄,并在其表面固载二抗,当目标物NT-proBNP存在时,由于抗原抗体的特异性结合,能将带有SERS信号的二抗固载到磁性材料上,从而实现对目标物的检测。由于CoFe₂O₄材料好的磁性,可以通过磁性浓缩实现简化实验操作的目的。实验结果也表明本研究所构建的传感器具有高的灵敏度和低的检测限,其检测范围从1 fg mL^-1到1 ng mL^-1,检测限为0.75 fg mL^-1。优异的性能也表明我们制备的SERS传感器有望用于各种疾病标志物的超灵敏检测。2.基于滚环扩增放大技术构建的超灵敏SERS传感器用于对miRNA灵敏检测目前,仅仅使用新型纳米材料用于提高SERS生物传感器灵敏度的能力还是远远不够的,因此一些新的放大技术仍然需要探索以用于SERS传感器的构建实现对癌症标志物的灵敏检测。本研究通过将目标物诱导的滚环扩增技术引入到SERS传感器中,同时结合新型的既具有大的比表面积和好的生物相容性,又具有磁性的新型纳米复合物Co/C@Ag作为SERS基底用于构建SERS生物传感器。首先,目标物miRNA可以诱导引发滚环扩增核酸放大技术从而产生大量的引物链DNA,该循环能够实现指数级别的放大。其次Co/C@Ag作为SERS基底可以显著地增强信号分子的拉曼峰从而对传感器进行放大。当将获得的引物链DNA加入到Co/C@Ag基底上时,由于链置换的发生,会使基底的拉曼峰实现“OFF”到“ON”的转变,基于这样的原理,就实现了灵敏检测miRNA的目的。该传感器能够实现一个宽的线性范围从100 amol L^-1到100 pmol L^-1以及一个低的检测限70.2 amol L^-1。这些好的性能表明我们设计的传感器具有实用价值,且拥有检测限低、稳定性好、选择性好等特点,有潜在价值应用于超灵敏的miRNA生物分析。3.三维DNA凝胶作为信号放大策略以及黄葛树叶作为SERS基底构建的超灵敏SERS生物传感器在SERS生物传感器的构建中常常需要在基底上标记拉曼信号分子,然而标记的过程常常比较复杂,同时标记的数量也是有限的,这也会影响传感器的灵敏度。本研究采用了一种新型的三维DNA凝胶结构,通过巧妙设计核酸链能够实现将拉曼信号分子甲苯胺蓝（TB）包裹到DNA凝胶中,同时利用DNA碱基互补配对原理实现对凝胶结构的调控从而释放信号分子以达到检测拉曼信号的目的。首先在制备DNA凝胶的过程中,将大量的TB包裹到DNA凝胶结构里面。此时,目标物miRNA可以引发一个DSN诱导的循环放大以获得大量的释放DNA链,该链能够打开DNA凝胶释放出TB。同时,本研究利用了随处可见的黄葛树叶结合纳米Ag作为SERS基底,该SERS基底经济、环保、且具有好的增强效果和稳定性。由于纳米银对拉曼信号分子具有好的增强效果,当TB释放到SERS基底上时就能产生强的拉曼信号。基于这样的原理,我们制备的SERS平台能够实现灵敏和选择性检测miRNA 155,检测范围为0.1 fmol L^-1到100 pmol L^-1,检测限为0.083 fmol L^-1。本研究成功地利用DNA纳米结构和生活中随处可见的物质来构建SERS生物传感器,拓展了纳米材料的应用范围。4.基于DNA凝胶放大法的比率型SERS生物传感器的研究SERS生物传感器在检测生物样品时往往会存在准确性不高的问题,传统的传感器常常采用标记两种信号分子设计成比率型传感器来提高SERS分析的准确性和可信性。然而,使用两个探针常常会存在一些缺点,比如说复杂的标记过程和昂贵的化学试剂。在本研究中,我们提出了只标记一种拉曼探针3-巯基苯基硼酸（3-MPBA）的方法来构建SERS传感器用于灵敏检测目标物。同时该方法具有简单的操作过程和低的花费。3-MPBA作为一个标准参考物质拥有独特的拉曼峰在996 cm^-1处。我们将其固定在硅片@金纳米花（Si@AuNFs）SERS基底上。当包裹有葡萄糖氧化酶（GOx）的DNA凝胶被经过循环放大过程得到的释放DNA打开时,GOx能够从DNA凝胶中释放出来。因此,在Si@AuNFs上的葡萄糖氧化酶能够催化葡萄糖从而产生过氧化氢。随后,获得的过氧化氢能够进一步与3-MPBA反应生产3-羟基苯硫酚从而产生一个新的拉曼峰在883 cm^-1处。而在这个过程中,996 cm^-1的峰的强度仍然保持不变,因此996 cm^-1可以作为一个参考标准。该SERS生物传感器对于miRNA 122的检测范围为10 amol L^-1到100 pmol L^-1,检测限为7.75 amol L^-1。这种方法大大提高了传感器对于目标物检测的可信性,为高灵敏和准确性的痕量生物样品的检测打开了一个新的方向。5.基于双重信号放大策略的构建应用于SERS生物传感器的研究在基于核酸放大策略的SERS传感器的构建中,常常存在着纳米材料以及DNA链的浪费,这也在一定程度上阻碍了传感器灵敏度的提高。如果能够将制备的材料以及DNA链合理利用起来,将能够进一步提高传感器灵敏度。本研究通过引入了目标物miRNA诱导的夹心反应能够聚集ZnO@S1/S2和CoFe₂O₄@S3复合物。当加入盐酸时,大量的ZnO能够被溶解得到很多的Zn²⁺,产生的Zn²⁺又能进一步诱导DNA酶循环放大。同时通过巧妙地DNA设计,与DNA酶互补的DNA链能够被剪切成序列相似的两条DNA链,并同时用于下一步的传感研究,这也大大提高了DNA链的使用率,实现了信号的放大。因此纳米材料转换成金属离子可以实现一个极大的增强效果,而DNA链的有效利用又进一步对传感器进行了信号放大。这个基于双重放大策略的SERS生物传感器可以实现一个低的检测限为6.82amol L^-1,和宽的线性范围为10 amol L^-1到10 pmol L^-1。实验结果表明该双重的信号放大策略可以显著提高SERS生物传感器的灵敏度,这也为构建多重信号放大策略的传感器提供了新的思路。