生物标志物是生物体受到有害刺激时发生异常化的信号指标，对生物标志物的高灵敏检测能够帮助准确评估有害刺激对生态环境和个体的影响，在环境监测和疾病的早期诊断与治疗方面具有重要意义。生物传感器是检测生物标志物的一种有效方法，具有灵敏度高、特异性强、简单快速、成本低廉等优点。近年来，生物传感器更是趋向于自动化和微型化，能够实现复杂基质中生物标志物的实时在线监测。纳米材料具有独特的电学、光学等特点，可以显著提高生物传感器的性能，拓宽其应用领域。本文将功能化纳米材料融入到生物传感器的设计中，同时结合免疫技术和电化学、光学等分析方法，构建了一系列基于纳米材料的电化学/光学免疫传感器，实现了对有机磷农药生物标志物、有害射线暴露生物标志物磷化蛋白、以及老年痴呆症生物标志物磷化蛋白的高灵敏检测。本论文共分为六章:　　1.介绍了生物标志物及相关生物标志物的检测方法、生物传感器的种类和影响因素、以及功能化纳米材料在电化学免疫传感器和比色/荧光免疫传感器中的应用，由此提出了本论文的立题背景和研究内容。　　2.基于二氧化钛与磷酸肽之间的亲和作用，构建了壳聚糖-石墨烯-二氧化钛纳米材料修饰的电极界面，对乙基对氧磷酰化丁酰胆碱酯酶(OP-BChE)进行检测。本研究利用二氧化钛吸附OP-BChE的特异性，解决了有机磷抗体商业缺乏的难题。以金纳米棒作载体，通过N-羟基琥珀酰亚胺活化的六（乙二醇）十一烷基硫醇修饰，共负载辣根过氧化物酶HRP和BChE抗体形成纳米探针，对OP-BChE进行识别，实现了信号的放大。在最佳条件下，该传感器对OP-BChE的线性范围为0.005nM-10nM，并达到了0.001nM的检出限，对检测低浓度有机磷农药暴露显示出了应用潜力。　　3.发展了一种基于磁性纳米材料Fe3O4@TiO2的试纸条免疫传感器，并以金纳米为载体，通过修饰，共结合HRP和BChE抗体形成纳米探针，实现了对OP-BChE的灵敏快速检测。Fe3O4@TiO2的磁分离作用，可直接从基质中分离富集OP-BChE。通过试纸条的免疫层析作用，可在15min内对OP-BChE完成检测，缩短了分析时间，显著提高了分析效率。该传感器在0.05nM-10nM浓度范围内显示出了良好的线性关系，达到了0.01nM的检出限。在以人体血清为检测对象进行加标回收实验，该传感器达到了94-104％的回收率，可直接用于实际样品的分析。　　4.以铂铜介孔纳米材料为标记物，通过巯基乙酸修饰，结合BChE抗体形成纳米探针，建立了一个双免疫传感器系统。传感器A(Au chip-BChEAb)用来检测有机磷农药暴露后的样品中BChE的总量，传感器B(Au chip-ZrO2)用来特异性地检测样品中的OP-BChE。该方法不仅能够适用于个体间或个体在不同状态下BChE含量及活性不确定性的检测，还可以准确地评估有机磷农药在体内的暴露程度，对农药中毒的早期诊断和治疗具有重要的意义。　　5.在去铁铁蛋白(Apoferritin)的空腔内部合成不同金属的磷酸盐纳米颗粒，可作为不同金属离子电化学信号的标记物，由此设计了一种基于可区分信号标记物—去铁铁蛋白包埋的磷酸镉(ATCP)和磷酸铅(ATLP)的免疫传感器，对两种有害射线暴露生物标志物磷化蛋白p5315和p53392进行同时检测。以磁性纳米粒子Fe3O4(MPs)分别结合相应的捕获抗体(p5315c-Ab和p53392c-Ab)，形成MPs-p5315c-Ab和MPs-p53392c-Ab，对磷化蛋白p5315和p53392进行富集。以SiO2@Au为纳米载体，通过对金表面修饰，共结合ATCP或ATLP与相应的检测抗体(p5315d-Ab或p53392d-Ab)，对目标抗原磷化蛋白p5315和p53392进行识别和信号放大。本文所设计的传感器有望实现对多目标物的同时高灵敏分析。　　6.设计了一种高灵敏的电化学免疫传感器对老年痴呆症生物标志物磷化蛋白Tau pS396进行高灵敏检测。以富含羧基的石墨烯量子点为交联剂，合成了去铁铁蛋白包埋的磷酸铅ATLP纳米簇，并通过酰胺键连接生物素Biotin;将Tau pS396检测抗体通过酰胺键连接生物素Biotin;将二者与Avidin桥联，形成纳米探针ATLP纳米簇/d-Ab。以96孔板固定Tau pS396捕获抗体作传感器界面，对Tau pS396进行免疫反应;通过电化学检测ATLP纳米簇中所包埋的铅离子，实现了对Tau pS396的高灵敏电化学检测。