很多疾病缺乏独特的标志物,因此疾病标志物的多重分析对于疾病的精准诊断至关重要。在生物检测中,依据特异性识别元件（如抗体、适配体、多肽）与分析物之间的“锁钥”识别可以实现分析物的特异性检测。然而,通过这种一对一识别策略进行目标物多重分析的挑战在于需要开发足够数量的高灵敏和特异性的识别元件,这延误了经济有效的多重分析平台的开发。基于多个非特异性传感元件的集体响应,“化学鼻舌”传感使每种分析物获取独特的响应模式,这为同时检测多种分析物提供了一种有效策略。然而,构建有效传感阵列用于多重分析需要设计具有交叉反应特性的探针以及实现对多个信号同时转导。鉴于DNA的可编程性、序列可设计性、易于功能化修饰等特点和质谱技术的多路复用、高通量以及可靠的定性和定量能力的优势,本论文采用DNA作为识别元件,以质谱技术对信号进行转导,构建了基于DNA的质谱生物传感器用于疾病标志物的多重检测。具体内容如下:1.开发了一种对分析物具有交叉反应特性并且较强亲和力的模式识别适配体的构建方法。受自然进化启发,通过改进的SELEX技术成功筛选出5条与靶标非特异性结合且具有较强亲和力的模式识别适配体。模式识别适配体与靶标具有较高亲和力,解离常数范围为114-1224 nmol/L。每个靶标与5条模式识别适配体具有独特的结合特征图谱。该方法拓展了非特异性探针的构建,为发展传感器阵列用于标志物的多重分析奠定基础。2.提出了一种通过肽段编码模式识别适配体作为信号元件的方法。该方法成功设计了5条具有高质量质谱信号的报告肽,并实现对模式识别适配体的底物肽标记。平行监测模式下,报告肽有强烈的质谱信号输出。底物肽标签在Glu-C蛋白酶的作用下可控释放报告肽。通过巯基和马来酰亚胺基之间的迈克尔加成反应,成功合成了5条模式识别适配体-底物肽（PRA-SP）复合物。该方法为实现多信号同时检测提供了基础,解决了传感阵列信号转导难题。3.构建了基于PRA-SP的质谱传感阵列用于癌症生物标志物蛋白的鉴定。采用5种PRA-SP探针构建传感阵列,同时与靶标蛋白相互作用之后输出5种肽段的质谱信号。7种蛋白质均获得了独特的质谱指纹图谱。结合线性判别分析方法,该传感器阵列成功区分7种癌症标志物蛋白的42个样本,准确率为100%。此外,该阵列识别28个未知蛋白质样品（7种不同的蛋白质）的准确率为90%。该方法为疾病标志物蛋白的多重分析、相关疾病的精准诊断提供了一种简便、有效策略。4.搭建了基于核酸适配体功能化的分形等离子体基元辅助的解析/电离质谱平台用于多种小分子代谢物的检测。采用DNA工程化策略合成了一系列具有壳层粗糙度可调的分形金纳米花（AuNF）。相比于裸AuNF,经核酸适配体功能化的AuNF（Apt-AuNF）能够更高效富集目标分析物,质谱信号提高约5倍。采用优化后的Apt-AuNF作为质谱基质并结合同位素定量分析实现了对代谢物葡萄糖和多巴胺的的灵敏、特异性分析,定量线性范围分别为0.02-1.2 mmol/L和28-140 nmol/L。将Apt-AuNF辅助激光解吸/电离质谱应用于血清的葡萄糖含量分析,实现了血糖日常监测以及糖尿病诊断。这项工作为精准医学中代谢物分析质谱基质材料的设计提供了指导。这些研究为设计基于DNA的质谱生物传感器和多重分析生物传感器提供了借鉴和指导意义,也为复杂生物流体中的代谢物检测、疾病标志物的多重分析以及疾病精准诊断提供了有力工具。