金黄色葡萄球菌是一种常见的食源性致病菌,在适当条件下会产生肠毒素,引起食物中毒。目前,针对金黄色葡萄球菌的传统检测包括微生物检测法、免疫学检测法、分子生物学检测法以及仪器分析法,大多需要专业操作人员在专门的实验室进行检测,测定时间长,步骤繁琐,有些甚至需要昂贵的大型设备进行辅助。核酸适配体具有高亲和力和高特异性,结合生物传感器构建简便快速的检测方法成为生物分析检测方向的研究热点。本研究将金黄色葡萄球菌作为检测对象,设计了适配体嵌合体,DNA三螺旋分子开关,DNA六边形自组装结构,DNA纳米花和DNA自组装骨架结构,结合多种信号放大技术如链置换扩增术,滚环扩增反应和DNA步行器等,实现高灵敏度的生物传感器的构建,为食品安全和环境质量监测提供技术支持。具体研究内容如下:1.基于靶标适配体序列,精细设计了发夹状功能嵌合体结构。当测定样品中含有靶标时,靶标的结合使嵌合体发生构象变化,解锁分子信标的互补序列。随后,功能嵌合体打开分子信标并恢复强烈的荧光信号。为了提高检测的灵敏度,引入链置换反应实现靶标循环。在Nb.bpu10I内切酶和Bsm DNA聚合酶的催化下,分子信标被切割,随后聚合酶在切口处延伸并形成完整DNA双链,在此期间,金黄色葡萄球菌从嵌合体中置换,进入下一轮反应。在80-8×10~6 cfu·m L-1的宽浓度范围内,荧光强度与靶标浓度的对数呈线性关系,检测限为39 cfu·m L-1。2.设计了一种基于三螺旋分子开关的金黄色葡萄球菌电化学生物传感器。当溶液中存在金黄色葡萄球菌时,适配体与靶标结合,与适配体部分互补的c DNA从磁珠表面释放到溶液中。磁性分离后上清液在引物,Bsm DNA聚合酶和Nb.bpu10I内切酶的作用下发生链置换扩增反应。扩增后的探针与分子开关相互作用,导致电极上三螺旋DNA结构的解离,进而触发大量电活性复合物的形成,释放电化学信号。该生物传感器的动态范围为30-3×10~8 cfu·m L-1,检测下限为8 cfu·m L-1。由于c DNA和引物序列的特殊设计,同样的原理已成功应用于大肠杆菌生物传感器的配置。3.利用链置换扩增技术,构建了一种金黄色葡萄球菌荧光传感器。利用磁性分离系统识别和捕获靶标,双链构象的改变使c DNA释放并启动链置换扩增反应,大量的单链DNA扩增,导致发夹探针的打开,随后自组装形成六边形结构。最后,使用SYBR Green I核酸染料,嵌入DNA六边形结构的双链中,释放荧光信号。传感器检出限为1.7cfu·m L-1,检测线性范围为7-7×10~7 cfu·m L-1。4.构建了一种基于DNA步行器和DNA纳米花的双信号放大检测系统。在电极表面修饰了两组双链,金黄色葡萄球菌与适配体结合后,诱导长双链解体,释放DNA步行器。在核酸外切酶III（Exonuclease III,Exo III）的辅助下,DNA步行器在电极表面行走,持续水解锚定的短双链。环状DNA和phi29 DNA聚合酶的引入触发了滚环扩增反应。当溶液中DNA的局部浓度较高时,液体结晶形成DNA纳米花,为电活性亚甲基蓝提供结合位点,促进电子传递。在最佳条件下,电流响应与金黄色葡萄球菌的对数浓度在60-6×10~7 cfu·m L-1范围内呈线性关系,检出限为9 cfu·m L-1。5.构建了基于多酶循环反应及链置换作用介导的DNA步行器用于金黄色葡萄球菌的荧光检测方法。利用适配体与c DNA1的部分互补双链对金黄色葡萄球菌进行识别,置换出来的单链DNA被核酸外切酶I（Exonuclease I,Exo I）水解。随后发夹结构与c DNA2序列结合,在Exo III的作用下水解双链区域,水解产物加入固定有DNA步行器的骨架结构中,DNA步行器的足从骨架轨道上置换下来,沿着轨道向后行走。FAM基团修饰的DNA步行器由于行走作用,与轨道终点的ROX荧光基团靠近,促进荧光信号放大。在100-2×10~7 cfu·m L-1的宽浓度范围内,荧光强度与靶标浓度的对数呈线性关系,传感器检出限为9 cfu·m L-1。本论文构建了一系列基于DNA扩增和自组装术的金黄色葡萄球菌检测方法,探究多种信号放大方式和DNA纳米自组装结构对检测信号的影响,实现对溶液中金黄色葡萄球菌的高灵敏度检测。同时,构建的传感器被应用于自来水,湖水等多种液体样品中金黄色葡萄球菌的检测,表明构建的传感器在食品安全控制和环境污染监测方面具有很大的应用潜力。