以核酸和蛋白质等生物大分子为检测对象的分子诊断技术在感染性疾病、遗传性疾病、肿瘤的诊断治疗及个体化医疗等领域正发挥越来越重要的作用。研究建立灵敏度高、特异性好、快速简便的生物分子检验技术对于分子诊断学的发展具有重要意义。近年来，纳米技术得到迅速发展并向其他学科领域渗透，形成许多全新的交叉学科。在生物医学领域，纳米生物传感器具有非常重要的应用前景，也是纳米器件领域中最具有吸引力的方向之一。本论文将新型的纳米材料—氧化石墨烯（graphene oxide，GO）引入到光学生物传感器的研究中，利用其良好的水溶性、生物相容性、高效荧光猝灭效率以及大的比表面积等优点，结合相关生物分析技术，设计了简单、灵敏、快速的纳米生物传感新方法，实现对核酸分子的检测，具体内容如下：第一章：基于肽核酸-氧化石墨烯的荧光DNA传感器设计以电中性的DNA类似物—肽核酸（peptide nucleic acid，PNA）为分子探针，以氧化石墨烯为检测平台，实现对DNA的荧光传感检测。荧光标记的PNA探针（FAM-PNA）通过π-π堆积作用吸附于氧化石墨烯上时，荧光被淬灭。当遇到目标分子DNA，两者通过碱基互补配对的原则形成稳定的双链结构（PNA-DNA），这种构象的改变使得PNA从氧化石墨烯表面去吸附下来，从而体系荧光恢复。通过监测氧化石墨烯和PNA、DNA相互作用前后反应体系荧光强度的变化来指示DNA分子水平的变化，从而达到定量检测DNA的目的。第二章：基于氧化石墨烯和DSN酶信号放大的荧光miRNA传感器在以氧化石墨烯为传感检测平台的基础上，引入酶切循环放大机制，进一步提高方法对miRNA的检测灵敏性。当荧光标记的DNA探针（FAM-DNA）和目标分子miRNA杂交形成稳定的双链时，加入双链特异性核酸酶（duplex-specific nuclease，DSN），该酶能剪切杂交双链中的探针DNA，DNA被剪切成短的核苷酸片段，而目标miRNA从DNA-miRNA杂交双链中释放，与另一个探针DNA杂交，引起下一个酶切反应。如此循环往复，少量的miRNA可以产生很多短链DNA和短FAM-DNA片段。加入氧化石墨烯溶液，由于短链核苷酸序列和氧化石墨烯之间微弱的分子间作用力，FAM-DNA不被吸附，发射出强的荧光信号。在一定反应时间内，产生的DNA片段数量和miRNA含量成正比例关系。因此，根据体系反应前后荧光强度的变化，可以实现放大定量检测miRNA。该实验设计操作简单，背景干扰小，快速灵敏，为miRNA的检测提供了新的思路。