随着生命科学的发展和人民生活水平的提高，生命分析以及医学诊断领域对快速、灵敏、高通量、小型化检测仪器提出了更高的需求。而光学传感器阵列因其具有多点信息同时获取、输出信号丰富、能快速对复杂样品区分识别等优点，恰好能满足生物分子分析的要求。本论文针对目前传感器阵列存在的信号响应不可回复、灵敏度和分辨能力不高等问题，发展了四类发光传感器阵列，并成功应用于氨基酸、蛋白质等生物分子的分析检测以及细胞、细菌生物膜等复杂样品的区分识别，为传感器阵列的发展和应用提供了新思路。主要成果包括：1.利用气动喷雾装置将溶液样品以气溶胶的形式引入纳米材料催化化学发光传感器阵列，得到了溶液气溶胶在各纳米材料上的催化化学发光“指纹图谱”，通过线性判别分析，成功实现了14种糖类、氨基酸等生物小分子溶液样品的分析检测和碳酸饮料的识别区分。2.研究发现纳米材料对热致化学发光的辅助作用不仅大大增强了TCL信号强度，而且由于纳米材料催化性能的差异性，可将单一的TCL信号扩充为多维信号阵列响应。据此我们构建了纳米材料辅助热致化学发光传感器阵列，成功对蛋白质、加热变性蛋白质和正常细胞与癌细胞的悬浮液实现了区分识别。纳米材料作为固体催化剂，在检测过程中几乎不损耗，所以该传感器阵列的响应可回复、信号稳定，并且具有较长的使用寿命。3.采用等离子体共振荧光增强效应作为信号放大手段，将由五种蛋白为模板合成的荧光金纳米簇的荧光发射强度增强了大约20倍，而且蛋白质分析物的加入与AuNCs相互作用后会产生特征性荧光变化，通过对这些荧光“指纹图谱”进行分析实现了10种蛋白质的高灵敏度检测。4.选取有机官能团修饰的金纳米颗粒和三种荧光蛋白构建了三通道荧光信号同时获取的传感体系，成功对六种细菌包括致病菌在内形成的细菌生物膜以及两种在3T3细胞基体上培养的细菌生物膜进行了区分识别。该方法具有简单、快速、高效、重现性好、分辨能力强等优点，在炎症感染相关疾病的临床诊断中具有较大的应用潜力。