纳米通道单分子检测技术是上世纪九十年代新兴的检测技术。纳米孔单分子检测技术具有快速高效,低成本,以及无需其他修饰方法的优点,目前,已经在生物和化学等各个方面得到了广泛的应用。尤其,纳米通道单分子检测技术已在DNA测序的研究中取得了举世瞩目的成就,并且,近几年,该技术已被广泛发展逐渐应用于其他物质的检测,比如:DNA,RNA,蛋白质,酶以及其他生物大分子的检测。本论文从以下两个方面进行阐述:1、基于双链DNA探针的纳米孔传感技术用于识别多种蛋白质肿瘤标志物许多疾病的发生和发展往往与多种生物标志物的表达变化密切相关,因此,正确的疾病诊断通常需要多个分子的多重检测。肿瘤标记物的多重检测,不仅可以提高诊断精度,而且可以为个体化、靶向治疗提供指导。在此,利用α-溶血素(α-HL)生物纳米孔建立了一个准确有效地同时识别多种肿瘤标志物的方法,此外,该方法也可以应用实际样品中多种肿瘤标志物的检测。在这项研究中,我们构建了一系列基于双链(ds)DNA的探针,每个探针均含有一个捕获臂(Capture arm),每个捕获臂(Capture arm)上包含两部分,一部分是与特定靶点的适配体结合的DNA,一部分是与互补的(c)DNA分子杂交的DNA。此外,靶蛋白与相应的适配体结合,释放出具有不同杂交稳定性和结构的arm-cDNA杂合物,从而产生不同的封锁电流,可以明确分配给特定的分析物。该系统能够识别多种蛋白生物标记物,并同时在使用单一纳米孔的复杂混合物中进行高精度检测。因此,即使在复杂的生物样品中,也可以在不需要额外标记的情况下对几种蛋白质进行视觉识别。2、利用Aerolysin生物纳米孔对20种天然的氨基酸进行初步的区分氨基酸分子中含有氨基和羧基两种官能团,因此,氨基酸分子是含有碱性氨基和酸性羧基的两性有机化合物。氨基酸的结构不同,往往会对分子的理化性质产生影响。此外,氨基酸在人体的新陈代谢中发挥重要的作用,是构成营养所需蛋白质的基本物质。自然界中存在的大约二十种氨基酸,其中,缬氨酸,赖氨酸,异亮氨酸,亮氨酸,苯丙氨酸,蛋氨酸,色氨酸,苏氨酸是人体必需氨基酸。氨基酸是构成蛋白质基本单位,因此,准确精密的区分不同氨基酸之间的结构差异,对于蛋白质序列的检测有着重要的意义,而人类的许多遗传疾病均与蛋白质的变异有关,蛋白质序列的检测有助于许多疑难杂症早期的诊断治疗。由于缺乏足够灵敏的技术来分辨所有20种氨基酸之间细微的分子差异,因此对纳米通道中单个蛋白质分子的测序工作受到了阻碍。在此,在短的多阳离子载体的帮助下,利用Aerolysin纳米孔在离子电流的推动下对所有的20种蛋白质氨基酸进行结构上的区分。