发展高灵敏、成本低的小型化传感器需要先进的科学技术，高效率的传感器依赖于新型材料的发展。纳米材料具有独特的物理化学性质，可以提高化学、生物传感器的信噪比。将纳米材料应用于生物学和医学，不仅能够扩大生物分析的检测范围，而且还能拓展纳米材料的应用范围。纳米粒子是目前研究最热的纳米材料之一，之所以能够引起广泛的关注，是因为它的尺寸在纳米范围内，并且具有量子效应，小尺寸效应以及表面效应等特性，呈现出独特的光学、电学性质。近年来，荧光硅纳米颗粒成为一个最有吸引力的荧光探针，并且在生物和医学得到广泛关注。在其表面进行物理、化学修饰，可以提高它的生物相容性以及拓展它的应用范围。荧光硅纳米颗粒水溶性好，表面很容易被修饰，并且具有很好的化学稳定性。贵金属纳米材料有着良好的导电性能，光学性质等，在此我们主要对于贵金属纳米材料中的金、银纳米材料进行研究。本研究论文主要利用内包裹有染料的二氧化硅荧光纳米颗粒、金纳米颗粒以及金银纳米簇作为传感平台，构建新型的光学生物传感器；依据不同的传导机理，能够实现对导致多种疾病的高活性氧物质、环境污染物有机磷、锆离子的检测。（1）第二章，基于高活性氧物质能够猝灭以谷胱甘肽为模板合成的发光金纳米簇的荧光的原理，设计了一个比例型传感器来对高活性氧（次氯酸根、羟基自由基、过亚硝酸根）进行灵敏的检测。首先将CF染料包裹在二氧化硅纳米颗粒内，然后在包裹有CF染料的二氧化硅纳米颗粒表面修饰上链霉亲和素，以谷胱甘肽为模板合成的金纳米簇表面有羧基，在其表面通过交联修饰上生物素化的穿膜肽（NH2-RRRRRRRRK-biotin）。通过生物素和链霉亲和素的特异性作用，将金纳米簇和二氧化硅荧光纳米颗粒结合在一起，利用金纳米簇的荧光能被高活性氧猝灭，而高活性氧对二氧化硅荧光纳米颗粒的荧光没有影响，基于此我们设计的比例型探针实现了对高活性氧的灵敏性检测。与其它方法相比，该方法简单，容易操作，不需要大型仪器，并且对高活性氧检测灵敏，具有很高的选择性。为检测高活性氧提供了一种简单、快速、灵敏的方法。（2）第三章，拟利用有机磷能够抑制乙酰胆碱酯酶活性的原理来实现对有机磷的灵敏性检测。荧光探针是以DNA为模板合成的银纳米簇。在本章中，选择有机磷其中的一种对氧磷作为乙酰胆碱酯酶的抑制剂。在此检测体系中，为了提高灵敏性，对乙酰胆碱的浓度进行了优化，因为乙酰胆碱会和有机磷与乙酰胆碱酯酶的作用发生竞争。乙酰胆碱在乙酰胆碱酯酶和胆碱氧化酶的催化作用下，经过一系列的级联反应，生成双氧水；生成的双氧水能够猝灭银纳米簇的荧光，在有对氧磷存在条件下，对氧磷就会抑制乙酰胆碱酯酶对乙酰胆碱的催化水解作用，从而双氧水的产生途径被中断，银纳米簇的荧光不被猝灭，基于此实现了对对氧磷的灵敏性检测，检测下限为10.3ng/mL。（3）第四章，基于锆离子能和磷酸根离子形成PO₃^2-Zr⁴⁺-PO₃^2-特异性结构的原理，提出了一个比色检测锆离子的传感器。我们设计了两条肽链，一条磷酸化的肽链，一条控制肽，将它们修饰在金颗粒表面。在没有锆离子存在条件下，表面修饰多肽的金颗粒具有很好的分散性；在有锆离子存在条件下，锆离子就会和磷酸根特异性结合，纳米金体系的颜色由红色变成蓝色，同时紫外吸收值也发生了变化，据此构建了能够实现锆离子灵敏性比色检测的传感器。该方法操作简单，成本低，特异性高。