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三磷酸腺苷（adenosine triphosphate,ATP）广泛存在于各种生物体内,是一种重要的能源物质,并在细胞修复和再生,维持生物体正常运转中发挥了重要的作用,作为一种肿瘤标志物,ATP的含量可以反映细胞的变异与损伤,所以通过对恶性肿瘤中ATP的含量变化进行检测,可以了解细胞代谢情况以及肿瘤化疗中细胞杀死量。重金属污染对人类生存环境造成了重大威胁,重金属离子可以被植物和其他生物吸收累积,形成生物富集,进而通过生物链进入人体,直接影响人类的健康。因此设计高效、灵敏的分析方法用来检测水体和生物体内微量的重金属离子是非常重要的。本论文主要结合了纳米技术,分子识别,酶催化,可控释放等技术,得到检测信号的放大作用,通过荧光检测方法实现了对肿瘤标志物ATP及重金属离子的高灵敏、高选择性检测,同时,获得了检测物在肿瘤细胞内的荧光成像结果。以下是论文的主要内容:1.研制了一种高灵敏度和高选择性的检测细胞内ATP的新型控制释放生物传感器,通过在金纳米笼表面修饰正电荷,利用静电作用组装核酸适配体,由于ATP与核酸适体链之间具有分子识别的特异性反应,达到荧光分子的可控释放,获得了高灵敏的检测信号。与传统的可控释放技术相比,最大的优点在于无需任何外部条件的刺激,如pH,温度,激光照射等。结果表明,ATP浓度在1.0×10-108.0×10-99 mol/L时,荧光信号强度与ATP的浓度呈现良好的线性关系,其线性方程为:FL=159.44257+20.13502×CATP（10-99 mol/L）,线性相关系数为0.9935。另外,该方法还被用于肿瘤细胞内ATP的荧光成像,为癌症等重大疾病的早期诊断及治疗提供新的途径和方法。2.构建了一种基于可控释放技术的新型荧光生物传感器,实现了对Hg2+高灵敏、高选择性检测。该传感器采用金纳米笼作为纳米容器,通过DNA自组装技术构建可生物识别的分子门,利用Hg2+与错配的T-T碱基对的特异性结合,实现了对Hg2+高灵敏、高选择性的检测,可以获得低至1.4×10-1212 mol/L的检测限。结果表明,提出的检测新方法具有灵敏度高、选择性好等特点,可以被扩展用于检测其他种类广泛的分析物,包括蛋白质和生物小分子,在环境监测、生物医药、临床诊断等方面都具有非常广泛的应用前景。3.构建了一种基于可控释放及酶剪切双重放大作用的荧光生物传感器,采用金纳米笼和富含胞嘧啶的单链DNA S1提出了能够高选择性,高灵敏度检测Ag+的新方法。该方法利用Ag+能与胞嘧啶（C）发生特异性结合,使得S1形成发夹结构,从金纳米笼表面脱落,造成金纳米笼内部的罗丹明B被释放出来,产生荧光信号,同时,加入的核酸外切酶能够特异性切割双链DNA,释放发夹结构中的Ag+,使其循化利用,荧光信号被进一步放大。结果表明,该方法检测Ag+的线性范围为1.0×10-138.0×10-11 mol/L,检出限为1.0×10-1313 mol/L。