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液晶(Liquid Crystal, LC)是介于真实固体和各向同性的液体之间的在一定温度范围内呈现的特殊物质形态,因其特殊的物理化学性质和光电特性已被广泛应用在显示技术上。它不仅拥有晶体的双折射性,同时也拥有液体的流动性。液晶生物传感器的检测原理是利用液晶对偏振光的双折射特性,监测目标分子对液晶取向排列转变的影响,从而引发光学响应信号改变的一种新型光学传感器。该类传感器操作简便、响应迅速、不需要精密昂贵的设备,易于实现微型化和阵列化等特点。本文结合液晶生物传感器的优势,利用离子特异性的脱氧核酶(DNAzyme)开展了液晶和荧光生物传感对金属离子的检测研究和探讨,并成功实现了对目标重金属离子的检测,具体内容以及结果如下：(1)利用液晶分子取向变化和脱氧核酶对目标离子具有高度识别能力的原理,构建了一种新型的液晶生物传感器用于铅离子检测。首先在三乙氧基丁醛硅烷(TEA)和N,N-二甲基-N-十八烷基-3-氨丙基三甲基硅烷氯化铵(DMOAP)混合自组装膜修饰的基底表面固定捕获探针,当铅离子存在时,酶链在切割位点切割底物链,释放出切割后的DNA片段与固定在传感基底表面的捕获探针杂交,从而改变组装在基底表面的分子密度,使得液晶分子发生取向转变,导致可观察到的偏光信号发生变化,从而实现对重金属铅离子(Pb2+)的检测。该方法具有灵敏度高、特异性好、成本低等特点,能检测到的Pb2+最低浓度为10nM。(2)基于DNAzyme能够特异性识别铀酰离子以及液晶分子双折射特性的原理,建立了一种新型的液晶生物传感方法用于铀酰离子检测。首先在混合敏感膜TEA/DMOAP功能化的传感基底表面固定捕获探针,当铀酰离子存在时,酶链会水解底物链,释放出切割产物与固定在基底表面的捕获探针通过Watson-Crick碱基配对而结合后到基底表面,改变液晶分子初始的取向排列,诱导液晶分子重新排列,从而实现对铀酰离子的检测,浓度低至25nM时仍然能观察到偏光信号。(3)根据DNAzyme在U022+的作用下发生特异性的切割反应,结合荧光染料SYBR Green Ⅰ (SG Ⅰ)嵌入双链DNA能产生强荧光和与单链DNA结合产生微弱荧光的特性以及特异性切割反应前后荧光强度的变化作为输出信号发展了一种新型荧光分析方法用于检测UO22+。该方法的响应信号在U022+浓度为0.1μM至1μM的范围内呈现良好的线性关系,检测限为100nM。