核酸适体是由25～80个碱基组成的能与蛋白质、多肽、金属离子、小分子等特异性结合的寡核苷酸DNA或RNA链。自从1990年Gold和Ellington等实验室各自独立地建立自己的核苷酸文库并创立一种从超过1015个核苷酸分子文库里筛选出能与配体专一、高效结合的DNA或RNA片段的指数级富集的配基系统进化技术(SELEX)以来，适体的合成与研究引起了越来越多的科研工作者的关注。适体的出现弥补了传统抗体的不足，也为传统免疫传感器注入了新的活力。　　纳米材料是指颗粒尺寸在1～100 nm范围内的超微粒子或其组装结构，由于其处于微观区域，具有许多与同质分子不同的物理化学性质，如不同尺寸和形状的纳米粒子表现出显著不同的光学性质及特殊的磁、电、热力学等性能。将纳米材料和生物分子识别事件进行结合将代表纳米技术在分子诊断工具新发展中的一个新方向。纳米材料以其优异的光学和电学性能，为生物传感器的发展提供了新的契机。在生物传感器中，纳米材料的使用，使得检测的灵敏度大大提高。至今，基于纳米材料的生物传感器已被应用于DNA、蛋白质、多肽等多种生物分子的检测。在利用纳米材料构建生物传感器的过程中，关键的一步在于如何将纳米材料的优势与生物识别事件结合起来。通过巧妙和精心的设计，构建高灵敏度的纳米生物传感器仍然是生物传感器领域的研究热点。　　本论文利用多壁碳纳米管(MWCNTs)、氧化石墨烯(GO)的独特光学性质与核酸适体与目标分析物结合的高亲合力和高特异性进行有机结合，建立了几种新型荧光生物传感器。具体内容如下:　　(1)基于核酸适体的荧光偏振(FP)方法通常不直接应用于小分子的检测，因为目标物分子体积太小很难产生可以观测到的FP信号变化。本论文建立了一种基于非竞争型的检测小分子的荧光偏振传感技术。以腺苷作为小分子分析目标，腺苷核酸适体作为识别探针，该探针包含两条DNA单链(ssDNA)，其中一条用荧光染料(FAM)标记，另一条携有长链(T20)。只有探针识别腺苷分子并与其键合时，该适体DNA单链才相互作用结合在一起形成适体/目标复合物，因而显著增大荧光团分子体积。与未结合前比较，荧光团的这种分子尺寸的增大，降低荧光团的旋转速率，导致荧光偏振值增加。通过测定荧光偏振值(P)的变化量，可以实现对目标物腺苷的定量分析。此传感器检测范围高达5个数量级(50 nmol/L～1.0 mmol/L)，检测限为26 nmol/L，比以往报道的非竞争型的适体荧光偏振(FP)传感器的灵敏度至少提高2～3个数量级。　　(2)基于核酸适体的特异性识别作用结合和多壁碳纳米管(MWCNTs)的超强荧光猝灭能力，以Hg2+、Ag+、Pb2+为分析物，构建了一种能够检测多种重金属离子的多色纳米荧光传感器。在该体系中，三种标记了不同荧光染料的核酸适体通过π-π堆积作用共同组装在MWCNTs表面形成多色纳米荧光传感器。由于自组装作用拉近了MWCNTs与荧光染料的距离，因此所有荧光染料的荧光通过荧光共振能量转移(FRET)被猝灭。当金属离子存在时，核酸适体和金属离子之间的特异性结合抑制适体和MWCNTs之间的相互作用，使荧光标记的适体链脱离MWCNTs表面，从而使染料的荧光恢复。由于MWCNTs的高比表面积能够在其表面组装不同荧光染料标记的多种适体探针，通过检测不同染料的荧光变化可以实现多种金属离子的测定。每种适体只能识别一种金属离子Hg2+、Ag+或Pb2+，当它们与其对应的金属离子键合后从MWCNTs表面释放，使相应染料荧光信号的增强与其相应的金属离子浓度的增加量对应，因此，该适体/MWCNTs传感体系可实现同一溶液中多种金属离子的同时检测。该传感器检测限分别为15 nmol/L(Hg2+)、18 nmol/L（Ag+）和20nmol/L(Pb2+)。　　(3)基于氧化石墨烯(GO)的高效荧光猝灭能力，构建了一种荧光共振能量转移的适体传感器，成功用于血管内皮生长因子(VEGF)的检测。该体系采用荧光标记的抗-VEGF核酸适体作为识别探针，荧光标记的抗-VEGF适体通过π-π堆积作用吸附组装在GO表面，由于荧光染料与GO之间的距离拉近，从而荧光共振能量从荧光染料转移到GO，导致荧光猝灭。当目标VEGF存在时，适体识别和键合目标物VEGF后，形成适体/VEGF复合物，并从GO表面脱离下来，从而使染料的荧光信号恢复。通过监测键合前后荧光信号的变化，可以实现VEGF的定量分析。此传感器不仅选择性好，而且检测限也低（2.5×10-10 mol/L），并应用于人血清样中VEGF的测定。　　(4)由于大尺寸目标分子能够引起适体探针构象变化从而产生荧光偏振信号变化，本论文在第五章提出了一种基于荧光偏振的适体传感器，用于血管内皮生长因子(VEGF)的检测。当没有目标分子存在时，荧光标记的核酸适体处于游离的单链状态，此时体系的P值很小。当加入VEGF后，它与核酸适体结合，形成G-四链体结构的适体/VEGF复合物，从而导致体系的P值明显增大。据此可用于定量测定VEGF。该传感器灵敏、选择性好、试剂消耗少，更重要的是，该方法不需要复杂的分离、洗涤步骤，整个过程都在均相中完成。　　(5)利用酶催化反应的高度特异性和碳纳米管的超强荧光猝灭能力，构建了一种新型的纳米传感器用于酶活性的检测。在该传感体系中，首先荧光标记的核酸适体单链DNA和多壁碳纳米管(MWCNTs)混合后，适体单链DNA非共价吸附在多壁碳纳米管(MWCNTs)侧壁表面，标记的荧光染料由于与MWCNTs距离拉近而被猝灭，具有很小的荧光背景。当加入靶标分子腺苷后，适体DNA和腺苷结合形成双链DNA结构，荧光标记的适体DNA脱离MWCNTs表面，染料标记的适体恢复荧光发射。但加入目标酶时，靶标物质腺苷被酶催化分解，因而不能与核酸适体结合，导致荧光信号降低。通过检测荧光强度变化可实现对酶活性的测定。为了考察实验原理的可行性，我们采用腺苷脱氨酶(ADA)作为模型分析物，采用腺苷适体两条DNA单链作为探针，检测限低至0.002 U/mL。