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随着工业化的进程,重金属铅污染广泛分布于自然生态环境中,它们严重威胁环境安全和公共健康。如果长期生活在铅金属超标的环境中,会对人体神经系统、生长发育系统、心血管系统和免疫系统造成不可修复的损伤,从而导致身体机能失调和神经发育不完善等问题,其对儿童的危害尤为严重。因此,人们对铅金属的监测和处理十分关注。然而,传统的大型仪器难以满足人们对快速、灵敏现场实时检测铅污染的迫切需求。因此,开发高灵敏、便于现场铅离子检测的方法和技术具有十分重要的科学意义。脱氧核酶（DNAzyme）是通过体外富集技术筛选的具有催化活性的寡链DNA,其具有化学稳定性高、可编程性强、易于合成、易于修饰和成本低廉等优点,是构建高灵敏生物传感平台的理想元件之一。迄今为止,基于脱氧核酶的比色、荧光和电化学等生物传感探针已经引起了大量的研究兴趣被广泛研究和报道。然而,许多检测平台的灵敏度和便携性都还未能达到现场检测的要求。等温核酸扩增策略减少了酶链聚合反应（PCR）扩增的程序升温和控温等复杂操作过程,并且无需大型精密的控温仪器。因此,已有许多类型的等温扩增技术广泛应用于增加生物传感器的信号强度,例如杂交链反应（HCR）,等温链置换扩增（ISDA）,滚环扩增（RCA）,切割酶信号扩增（NESA）和DNAzyme辅助反馈扩增等。其中,ISDA具有高效的信号扩增性能,易于操作和高度特异性的扩增优点,因此该方法的设计和应用最为广泛。本文以脱氧核酶为识别元件,通过结合等温链替代扩增策略,构建了高灵敏、快速和简单灵活的铅离子检测平台并研究探讨了其检测性能,主要工作包括如下:1.基于扩展GR-5 DNAzyme自动等温扩增机器（EGD-AICM）用于高灵敏Pb2+比色检测本章基于DNA的可编程性和等温链替代扩增技术,设计延长了GR-5DNAzyme和其底物,构建了灵敏度高,操作简单的单管比色Pb2+检测平台,为构建新型高灵敏比色检测平台提供了思路。在本研究中,首先将GR-5 DNAzyme序列、Nb.Bpu10I的识别序列和EAD2反义DNA序列（anti-EAD2）集成为GR-5E,使其能够作为铅离子识别元件的同时,又可以作为等温扩增的模板。同时,我们在GR-5 DNAzyme的底物3′端延长了三个腺嘌呤（AAA）构成GR-5S,使得该生物监测平台对铅离子具有高的特异性。GR-5S和GR-5E组合构成生物传感器（GR-5C）,当Pb2+存在,基于GR-5C构建的等温扩增体系被激活,实现自动的复制-切割-链置换循环,生成大量的EAD2与血红素自组装成具有模拟HRP活性的G-四联体结构（HRP-DNAzyme）。最后,所得的HRP-DNAzyme有效地促进了H2O2介导的ABTS底物的氧化,从而产生明显且易于量化的扩增绿色信号(ABTS·+,λmax=420 nm),该信号与Pb2+的浓度成比例,从而能够实现Pb2+的比色检测。EGD-AICM可实现无标记且单管测定Pb2+,且检测时间短（～50分钟）,选择性好且灵敏度高（LOD=35.25 p M）。此外,提出的EGD-AICM已被用于真实水和虾样品中的Pb2+检测,并获得令人满意的测量结果。这种等温扩增的设计理念可以扩展到其他的生物传感检测平台中。同时,这种简单,经济的EGD-AICM平台有望用于环境监测,食品安全评估和公共安全等领域Pb2+检测。2.基于扩展GR-5 DNAzyme和分子信标（MB）的反馈级联放大体系（EDG-FICAM）的构建及高灵敏荧光检测Pb2+在本章中基于GR-5 DNAzyme和发卡信标分子构建了反馈级联扩增体系。首先,设计了MB分子,它是由41个碱基和5’端修饰荧光基团（FAM）,3’端修饰猝灭基团（DABCYL）构成的寡链核苷酸,MB的颈部由11对碱基构成,环部由19个碱基构成,并且在环部包含Nb.Bpu10I的识别序列。然后根据MB分子的目标序列设计了能够识别Pb2+的GR-5E1和其对应的底物GR-5S1。当铅离子存在时,GR-5E1识别铅离子并切割GR-5S1的腺嘌呤核苷酸（r A）部位,使得GR-5S1分为两部分,其5’端部分与GR-5E1杂交在一起,作为等温延伸的引物,使得等温链替代过程启动并释放大量的目标寡链核苷酸（Target DNA）。然后,生成的单链Target DNA将与MB杂交（target-MB）并释放荧光信号。此时,被切割的GR-5S1的3’端片段F2与target-MB相互结合作为等温级联扩增的引物,然后以MB为模板再次进行等温扩增过程,再次生成Target单链DNA。通过链置换扩增技术设计的反馈级联扩增策略,可以明显提高检测过程中的信噪比,并提高检测灵敏度。在优化条件下,铅离子的检测线性范围分别为1 p M-1n M和1 n M-100 n M,理论检测限分别为0.118 p M和0.055 n M。该方法在实际样品检测中展现出较好的加标回收率（98.90%～108.20%）。该生物传感平台对环境和食品中痕量铅离子的检测具有巨大潜在应用前景。