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量子点（Quantum dots,QDs）是一类独特的纳米荧光团,具有高荧光量子产率、高抗光漂白性、宽带吸收、窄带发射等优良光学性质,广泛用于发展高灵敏的荧光探针/传感器。纳米水凝胶（Nanogel,NG）是纳米尺寸上由聚合物通过物理或化学方式交联而成的三维网状结构,具有结构可调、抗污性强、靶标富集等特性。纳米水凝胶包覆传感器,可有效提高传感器的生物相容性、理化稳定性和检测灵敏度。基于传感器固定技术的纸分析器件（Paper-based analysis devices,PADs）,具有成本低、操作简单、样品消耗量少、携带方便等优点,目前成为环境/食品安全现场检测、基因POCT诊断等领域发展的热点。本论文首先基于量子点胶束修饰核酸,制备了量子点胶束球形核酸（Quantum dot micelle-spherical nucleic acid,QM-SNA）;进一步将QM-SNA包覆于核壳结构的纳米水凝胶中,构筑了QM-SNA@NG荧光传感器;再将该QM-SNA@NG传感器固定在纤维素纸上,构建了便携式的Pb2+纸分析器件。利用SNA中级联DNAzyme行走介导的信号放大和传感器比率信号输出机制,该纸分析器件提供了一个快速、高灵敏和高特异性的重金属离子现场可视化检测技术。论文的主要研究内容包括:1.QM-SNA的可控制备。基于红色量子点胶束,利用一步EDC/NHS缩合反应,在QM表面偶联1种连接分子（聚乙二醇-金刚烷,NH2-PEG-Ad）和四种核酸分子—适体酶（aptazyme,由aptamer和DNA酶1杂交获得）和猝灭剂修饰的3种底物（底物1,2,3）,制备得到QM-SNA。通过红外、透射电镜、荧光等手段对其组成、结构和性质进行表征,QM表面偶联的核酸显示球形结构,QM荧光呈猝灭状态。2.Pb2+触发级联DNA酶行走介导的QM-SNA荧光信号放大机制。SNA中的aptazyme特异性结合Pb2+,aptamer单元形成G-四链体,DNA酶1单元释放并触发级联式的DNA酶行走:DNA酶1以底物1为轨道行走,产生DNA酶2;DNA酶2以底物2为轨道行走,产生DNA酶3;DNA酶3以底物3为轨道行走;三级DNA酶行走同时结束,并致使猝灭剂脱离QM,QM荧光信号恢复。该级联DNA酶行走介导的荧光信号放大机制通过全内反射倒置荧光显微镜（TIRF）进行了表征。3.QM-SNA@NG比率荧光传感器的可控构筑及其用于Pb2+检测。以包裹绿色量子点的氨基化硅球为核,传感器的构筑分三步完成:利用EDC/NHS反应,硅球表面交联聚甲基乙烯基醚-β-环糊精（P（MVE-β-CD））;利用金刚烷与β-环糊精之间的主客体反应,将QM-SNA连接到PMVE上;再利用EDC/NHS缩合反应,交联双氨基聚乙二醇（NH2-PEG-NH2）,制备得到核壳型的QM-SNA@NG。通过透射电镜、共聚焦成像、水动力尺寸、Zeta电位测量及荧光等手段进行了表征,结果表明所制备的QM-SNA@NG具有核壳结构、～140nm粒径、电中性以及双光发射的性质。该QM-SNA@NG传感器以绿色量子点荧光为参比,依Pb2+浓度变化的红色量子点荧光为响应信号,可实现比率荧光检测。由于NG的靶标富集效应,该传感器获得的Pb2+检测限低至0.5p M,线性范围达3个数量级。4.QM-SNA@NG阵列纸分析器件的构建及其用于Pb2+的现场手机检测。纸分析器件分三步构建:利用多巴胺氧化自聚合反应,在纤维素试纸表面形成一层聚多巴胺;利用基于氨基和醛基的席夫碱反应连接NH2-PEG-Ad;在利用金刚烷与β-环糊精之间的主客体反应,固定上QM-SNA@NG传感器;基于图案化疏水纸基底,可制得QM-SNA@NG阵列纸基分析器件。在紫外灯照射条件下,该纸分析器件可通过手机拍照实现Pb2+的定量检测,检测限也可低至0.5 p M,线性范围达3个数量级。通过加标/回收,该纸分析器件实现了实际水样中Pb2+的现场手机检测。