表面增强拉曼光谱技术(SERS)近年来广泛地应用在对物质的材料和结构的表征、对艺术品及文物的分析,以及对小分子、蛋白质、DNA等物质的分析检测。这是因为该技术具有很多优点如具有极强的拉曼峰、较高的灵敏度、好的特异性,并且检测需要的样品量很少,可以做到无损分析、背景干扰小等。但是拉曼传感器的检测灵敏度还需要进一步提高。因此我们设计了不同的新型纳米材料以及信号放大策略,使表面增强拉曼光谱生物传感器的信号强度得到提高,以实现对生物分子的灵敏检测,本文具体研究如下:1.基于目标物引发DNA四面体构象变化构建的SERS平台对micro RNA的灵敏检测。基于DNA四面体的构象变化,构建了一种表面增强拉曼散射(SERS)生物传感器,用于对microRNA 122的灵敏检测。首先,将DNA四面体进行自组装,将其中一个顶点用甲苯胺蓝(TB)标记。然后将其固定在制备好的多孔Ni/SiO2@PEI@Au上作为SERS平台。此时,DNA四面体是压缩的,因此甲苯胺蓝TB靠近Au纳米颗粒时,其拉曼信号显著增强。当存在目标物microRNA 122(miRNA 122)时,通过剪切酶扩增策略,获得了大量带有信号的单链DNA链(S1),因此,可以将压缩的DNA四面体转变为拉伸的三维结构的DNA四面体。在这种情况下,TB距离Au纳米颗粒较远,从而产生较低的拉曼信号。因此,TB的拉曼强度与miRNA 122浓度之间具有线性关系。该SERS生物传感器对miRNA 122具有较高灵敏度,检测范围为0.01 aM至10 fM。该SERS策略是基于目标物触发的DNA四面体的构型变化设计的,为DNA结构应用于其它生物分析提供新的可能。2.基于磁性多孔Ni@C纳米微球结合碳酸钙微胶囊的SERS传感平台对hs-CRP的检测。我们设计了一种高效、快速的SERS免疫传感器。采用免标记方法,通过磁性吸引将多孔的Ni@C纳米微球聚集在一起以简化实验操作,并使用CaCO3微胶囊包裹了罗丹明B(拉曼信号分子),从而通过免标记方法对超敏C反应蛋白(hs-CRP)进行超灵敏分析。将含有信号分子的溶液滴在Ag纳米颗粒基底上,可获得拉曼信号。首先,在形成碳酸钙沉淀时加入罗丹明B,使其包裹在沉淀中形成CaCO3立方体微胶囊中。随后,将多孔的CaCO3微胶囊与聚(醚酰亚胺)(PEI)的复合物和二抗(Ab2)复合,以获得罗丹明B@CaCO3@PEI@Ab2。然后再制备具有功能化的磁性Ni@C纳米微球来固定一抗(Ab1)。最后,通过抗体-抗原-抗体的夹心免疫相互作用来构建免疫传感器。与DNA水凝胶相比,低成本的CaCO3微胶囊能够被EDTA快速溶解并释放出大量的罗丹明B,产生强拉曼信号,从而实现快速有效地检测hs-CRP。hs-CRP浓度范围为0.1 pg mL-1至1μg mL-1时,SERS强度与hs-CRP浓度的对数呈线性关系,检测限为0.01 pg mL-1。通过这种巧妙的设计,可以为快速免标记的SERS分析提供方向。3.基于目标物响应的DNA微胶囊构建的SERS生物传感平台对microRNA的检测。我们设计了一种基于目标物刺激响应的DNA微胶囊,结合了双链特异性核酸酶(DSN)扩增策略和表面增强拉曼光谱(SERS)技术,用于灵敏检测microRNA 155(miRNA 155)。首先,甲苯胺蓝(TB)作为拉曼染料和CaCO3作为核心模板共沉淀形成TB@CaCO3复合材料。然后,DNA微胶囊由DNA单链自组装通过单链DNA L连接逐层构建。因此,TB@CaCO3被封锁在DNA网络结构内部。当乙二胺四乙酸(EDTA)存在时,内核CaCO3将被溶解从而形成负载TB的DNA微胶囊。通过目标miRNA 155诱导的信号扩增,产生大量的能够打开DNA微胶囊的单链DNA D链,D链可以与DNA网络结构中的连接链DNA L链完全互补,从而破坏微胶囊以释放大量的TB并获得很强的拉曼信号。基于这种巧妙的设计,我们构建了一种可以检测1 fM至10 nM的miRNA155的DNA微胶囊SERS传感器,检测限为0.67 fM。DNA微胶囊的可编程性以及快速响应,有助于制造用于miRNA检测的新型生物传感技术,这种方法有望应用于临床诊断。