金纳米粒子由于具有比表面积大、生物相容性好、导电性好、在溶液中可以很好的分散及具有良好的荧光猝灭等优良的光电性能,而在用于检测核酸、蛋白质、重金属及小分子生物传感器的制备中具有广泛的应用。此外,杂交链式反应通过引发链引发两种交错互补的分子探针发生杂交而形成有缺口的双螺旋DNA长链。作为信号放大技术的一种,可以在恒温无酶的条件下进行,简单易行,因此在生化分析中也得到广泛的应用。本论文将杂交链式反应与新型金纳米粒子结合,研制可以用于双螺旋DNA、蛋白质和金属离子检测的新一代传感器,该方法实现了目标物的快速和高特异性检测,有望成为一种新的生物分析诊断工具。本论文主要研究内容如下:第一部分:引言。介绍金纳米粒子的概念和种类。并综述了金纳米粒子和杂交链式反应在生物传感器制备中的应用。简述了本论文的研究对象和创新点。第二部分:杂交链式反应与金纳米粒子结合新型生物传感器的研究。1.利用杂交链式反应与正电性金纳米粒子结合实现对双螺旋DNA的特异性识别研究。以双螺旋DNA为目标物,使捕获探针与检测探针之间在电极表面形成DNA三明治结构,固定在电极表面的检测探针的另一端裸露的DNA片段将打开二茂铁标记的分子探针1的发卡结构,进而使分子探针1处于活跃状态并打开二茂铁标记的分子探针2的发卡结构。随后,基于两种分子探针之间交错互补性杂交而在电极表面发生杂交链式反应形成长的双螺旋DNA复合物,并通过静电吸附正电性金纳米粒子来放大电流信号。通过检测目标双螺旋DNA加入量与二茂铁电流信号之间的变化关系实现双螺旋DNA从15 pmol/L到1.0 nmol/L的高灵敏特异性识别,检测限为2.6 pmol/L。2.将杂交链式反应与正电性金/银复合纳米粒子结合实现了废水中Hg²⁺的定量检测。石墨烯-Nf复合膜首先修饰在电极表面以增大电极的比表面积。随后,金纳米粒子电沉积在复合膜的表面来固定捕获探针。接下来,捕获探针可以和检测探针通过T-Hg²⁺-T结构发生杂交而将检测探针固定在电极表面。检测探针的另一端自由单链可以打开二茂铁标记的分子探针1的发卡结构,进而使分子探针1处于活跃状态并打开二茂铁标记的分子探针2的发卡结构,从而促使杂交链式反应在电极表面发生而形成长的双螺旋DNA复合物。制备的新颖的金/银复合纳米粒子可以通过静电吸附到此类双螺旋DNA复合物的螺旋表面从而扩大电流信号。通过检测Hg²⁺加入量与二茂铁电流信号之间的变化关系实现Hg²⁺浓度在10pmol/L-2.5 nmol/L范围内呈良好的线性关系,检测限为3.5 pmol/L。同时,在实际水样中利用加入回收法测得该方法具有很好的回收率。3.利用金-DNA复合纳米放大技术建立葡萄糖检测的生物传感器。首先固定在金电极表面的分子信标的茎-环结构通过与检测探针杂交而被打开,被打开的分子信标的另一端与二茂铁修饰的发卡探针（H₁和H₂）分别相继杂交而在电极表面发生杂交链式反应形成长的双螺旋DNA复合物。同时,正电性的金纳米粒子吸附在负电性双螺旋DNA表面来放大电流信号。然而,如果检测探针预先与一定浓度的葡萄糖、葡萄糖氧化酶和Fe²⁺孵育一段时间,检测探针将被切割成碎片而不能打开分子信标的发卡结构,从而不能实现杂交链式反应的发生和金纳米粒子的成功吸附。因此,通过检测上述两种情况下二茂铁电化学信号的改变实现葡萄糖的灵敏检测。并在50 pmol/L到2.0 nmol/L范围内呈良好的线性关系,检测限为21 pmol/L。4.将杂交链式反应与金纳米粒子的荧光猝灭特性结合开展了前梯度同源物2的超灵敏免酶检测。首先设计两种荧光团标记的分子探针。前梯度同源物2的适配体作为一个引发剂触发杂交链式反应的发生,其可以和分子探针1的一端片段发生杂交而打开分子探针1的发卡结构。分子探针1新的裸露的一端DNA片段可以与分子探针2的一端片段发生杂交而打开分子探针2的发卡结构而裸露一端新的DNA片段进而与下一个分子探针1发生杂交。周而复始,两种分子探针之间发生杂交链式反应而形成长的双螺旋DNA复合物并表现为强的荧光信号。然而,当前梯度同源物2存在时,适配体将与其发生特异性结合,而不能打开两种分子探针的发卡结构,从而不能发生杂交链式反应。于是,两种分子探针两端的DNA序列可以与金纳米粒子发生吸附作用,而使荧光团猝灭。因此,通过检测前梯度同源物2加入前后荧光信号的改变而实现前梯度同源物2的定量检测,线性范围为5.0 pmol/L-1.0 nmol/L,检测限为2.65 pmol/L。