纳米孔传感检测作为一类新兴电分析技术,具有快速、准确、灵敏、高选择性等优点,近二十年得到了飞速发展。常用的纳米孔主要分为三种:生物纳米孔、固态纳米孔和杂化纳米孔。其中,固态纳米孔作为人工纳米孔道具有诸多优点,如,机械稳定性好、耐酸耐碱、良好的热稳定性、可自由调节的孔径以及可以通过对孔道内壁的修饰扩大其检测范围。玻璃纳米孔作为固态纳米孔的一种,除了具有上述优势之外,还因其具有长而微小的尖端、可在不损伤细胞的情况下进行实时原位细胞内物质的检测。玻璃纳米孔具有高空间分辨率,可进行亚细胞级的灵敏检测,实现单细胞内生物活性物质的分析及细胞异质性研究。由于细胞内物质的含量通常与许多疾病息息相关,为深入了解细胞代谢并检测细胞内的动态生化反应,开发低破坏性、低成本和高选择性的纳米孔单细胞研究平台和检测方法具有重要意义。本论文基于玻璃纳米管对于细胞检测的优势,利用玻璃纳米孔的离子电流整流效应,借助功能化纳米孔检测目标物后内表面电荷和空间位阻变化对整流的影响,系统探究了单细胞内重要生化分子和离子在不同细胞状态、不同细胞种类下的含量及其应激响应和变化,为相关疾病的早期诊断提供参考。我们主要开发了三个方法,分别将玻璃纳米孔应用于单细胞内谷胱甘肽、铜离子和硫化氢的检测。具体内容如下:（1）细胞中的谷胱甘肽（GSH）水平维持着细胞内的氧化还原稳态,因此细胞内GSH的检测对于了解许多病理过程至关重要。在本研究中,我们开发了一种胱胺功能化玻璃纳米孔（cG-nanopore）,通过胱胺的氨基与粘附在玻璃纳米孔内壁上的聚多巴胺层之间发生的迈克尔加成反应,将胱胺固定在纳米孔内表面上。细胞内的谷胱甘肽通过扩散移动到尖端传感区域,通过裂解胱胺的二硫键,将内壁上的氨基转变为巯基,在改性纳米孔的残留表面诱导负电荷增加,从而在电流-电压（Ⅰ-V）曲线上产生灵敏的信号响应。功能化纳米孔传感平台对GSH浓度具有良好的响应关系并且对细胞中的干扰物质也具有高选择性。我们应用该传感平台进一步量化检测了孵育了阿霉素的单个HeLa和H8细胞中GSH的含量水平及细胞差异,并分析了早期凋亡过程中不同细胞（癌细胞与健康细胞）GSH含量的变化。（2）铜离子（Cu2+/Cu+）作为细胞中常见的氧化还原金属离子对,经常在氧化（Cu2+）和还原（Cu+）状态之间转换。由于它们在氧化还原过程中发挥着重要作用,因此监测细胞内铜离子的含量变化有助于了解细胞中的氧化还原平衡。在这项研究中,我们通过将具有硫醇端基的单链DNA（具有炔烃端基）通过Au-S键连接到金膜修饰的玻璃纳米孔内表面（G-nanopore）上,成功使纳米孔炔基官能化。我们使用炔烃端单链DNA（ssDNA）功能化的传感平台（AG-nanopore）来检测细胞中的铜离子（Cu2+和Cu+）含量及其变化情况。在存在Cu2+和AA或Cu+的情况下,通过铜催化的叠氮化物-炔烃1,3-环加成（CuAAC）点击反应,引入另一个具有叠氮基团的单链DNA与功能化纳米孔上的炔烃基团连接,从而导致功能化纳米孔整流行为的改变。功能化纳米孔整流比的变化与细胞内铜离子浓度有良好的响应关系,该传感平台被进一步应用于探究不同细胞胞内氧化应激与Cu2+/Cu+比值的变化关系。（3）H2S在许多生理过程中发挥重要作用,可以驱动多种类型的生物反应。细胞内H2S的浓度异常,常与多种疾病有关。监测细胞内H2S的浓度变化有助于进一步了解其在癌细胞增殖过程中的作用,也可以从H2S的角度为癌症治疗提供新策略。我们使用88 nm的裸玻璃纳米孔,先经过硅烷化试剂APTMS的修饰使纳米孔内表面固定氨基而带有正电荷。接着通过酰胺化反应将4-叠氮苯甲酸连接到内壁上,从而使内壁带有叠氮基。我们将叠氮功能化的纳米孔应用于单细胞内H2S的检测。选择三种细胞:HeLa细胞、MCF-7细胞和HL7702细胞作为功能化纳米管检测的对象。通过检测前后功能化纳米管的整流比的变化定量细胞内H2S的含量。