汞是自然界常见的一种有毒的重金属污染物,即使在极低的浓度下也会对环境和人类健康造成影响。在生物链的作用之下,大气及土壤等环境中的汞逐步进入生物体中并开始富集。由于其持久的生物累积性,进入人体的汞离子(Hg2+),可以穿过母体胎盘屏障和血脑屏障,被肝脏、肾脏和神经组织吸收并积聚,对人体造成不可逆转的伤害,例如神经功能障碍、肾损伤和心血管疾病等。因此,发展高灵敏的Hg2+检测方法对环境以及人类健康具有十分重要的意义。DNA作为传导元件的生物传感器因其所具有的稳定性、快速性、便捷性、可重复性、高灵敏性等相关优势,已被广泛应用在生物分析及环境检测等方面。本研究主要通过光学和电学信号两种方式,基于荧光共振能量转移原理（fluorescence resonance energy transfer,FRET）和碳纳米管场效应管（Carbon nanotube field effect tubes,CNTFETs）,结合多胸腺嘧啶（T）核酸序列设计出几种基于DNA的生物传感器,实现对Hg2+的高灵敏检测。1.基于聚集诱导发射标记的DNA和石墨炔氧化物对汞离子的高灵敏检测。将聚集诱导发射（aggregation-induced emission,AIE）的荧光团与DNA连接,使得DNA上带有荧光,然后与石墨炔氧化物发生click反应,荧光被淬灭。加入Hg2+之后,DNA与之发生特异性结合并导致其构象发生变化,荧光得到恢复。此外,还在该传感器中引入“聚合物/盐”水相两相系统,将Hg2+和DNA富集到小体积可以加速反应,降低传感器的检测限,进一步提高Hg2+检测的灵敏性。2.基于有机金属骨架和金纳米粒子的生物芯片固定DNA序列检测汞离子。修饰了巯基的DNA通过“Au-S”键的作用固定在有机金属骨架和金纳米粒子芯片（PCN＆Au NPs）上,能减少假阳性信号,同时可以实现多个样本的检测,提高检测通量。在芯片表面制备巯基己醇（Mercaptohexanol,MCH）的单层结构,MCH分子可以与较弱的非特异性作用相互竞争,从而提高了芯片传感器检测的灵敏性。3.基于碳纳米管场效应管对汞离子的检测。碳纳米管（carbon nanotube,CNTs）具有优异的电子特性和生物相容性,可以结合场效应管（field effect tubes,FET）生物传感器的快速、灵敏以及无标记检测等优点,形成CNTFETs生物传感器。Hg2+特异性结合的DNA序列可功能性地附着在碳纳米管表面,加入Hg2+之后,检测电流产生变化,从而实现对Hg2+的检测。该生物传感器可将DNA与Hg2+的相互作用直接转化成可检测电信号,同时保持较高的灵敏度和较好的选择性。4.基于碳纳米管场效应管结合锁相放大器对汞离子的检测。锁相放大器可用于测量动态信号,通过频率的变换,从复杂的生物环境中精确提取出所需信号,具有较强的抗噪声能力。同时,把二硫苏糖醇加入含有Hg2+的DNA序列,由于二硫苏糖醇的巯基官能团可以与Hg2+形成较强的配位键,,其作用力远大于简单的物理吸附作用。利用这一特性,可测得CNTFET传感器检测汞离子过程中的可逆反应,并去除电极表面的非特异性吸附,提高检测的灵敏度和稳定性。综上所述,我们构建了四种Hg2+生物传感器,实现对Hg2+较好的选择性和较高灵敏的检测。Hg2+检测技术与方法的发展,为人类健康提供支持和帮助。