随着科学技术的飞速发展,人们的生活水平日渐提高,越来越重视自己的身体健康。在实际的生物学分析中,特别是在疾病的早期诊断、药物监测等方面,一些分子生物标志物发挥着重要作用,因此研究中需要去检测一些微量或超微量的分子或蛋白质,而开发高效、简便的检测方法对疾病的诊断、预测和治疗都具有重要意义。荧光生物传感器是一种高效的多目标检测仪器,具有操作简单、信号响应快、特异性强、均相体系等优点,在疾病诊断、环境监测、食品药品安全和科学研究等领域得到了广泛的应用。为了进一步提高生物标志物检测的水平将多种信号放大方法去结合荧光检测策略。本文利用DNA自组装和DNA链置换信号放大技术,构建了三种荧光生物传感器,对粘蛋白1（MUC1）、核因子kappa B p50（NF-kB p50）和干扰素-γ（IFN-γ）进行了高灵敏度、高选择性的检测。具体研究工作和成果总结如下:1.基于适配体探针构型变化的级联放大反应用于超灵敏荧光检测MUC1不同生物标志物的检测对不同类型疾病的诊断和治疗具有重要意义。根据之前的研究,MUC1在肿瘤细胞中的表达水平比在正常人上皮细胞的表达水平高。这种差异表明MUC1是疾病实际应用中血清学或组织化学的诊断标志物,可用于评价实际的肿瘤治疗。因此,高效的检测MUC1具有重要的临床意义。我们提出了一个目标物诱导的三步级联放大方法的超灵敏检测肿瘤标志物MUC1的荧光检测方法。这个方法将适配体识别探针和级联循环放大方法相结合用于目标物的灵敏荧光检测。适配体识别探针确保这个方法有高的特异性和选择性,级联循环放大表现出优异的信号放大效果。在这个方法中,目标蛋白加入后能与适配体发夹结合导致适配体发夹发生构型变化,进而引发目标物循环放大、Mg²⁺脱氧核酶（DNAzyme）的剪切循环和聚合酶辅助的链置换放大反应组成的级联信号放大过程。这种级联的信号放大过程能打开大量荧光淬灭的发夹,从而获得增强的荧光信号,实现对目标物MUC1的高灵敏检测。该方法的检测限为35 fmol/L,线性范围为100 fmol/L到1 nmol/L。此外,由于适配体探针的高特异性,使检测方法具有很好的选择性,可用于检测人血清中的MUC1。通过实验验证,该方法可扩展到不同类型生物分子的检测。2.银离子稳定的三链体DNA介导的催化发夹自组装信号放大检测NF-κb p50转录因子一类在基因转录、复制和表达中发挥调控作用的功能性DNA结合蛋白,在基因调控过程中的作用很重要,是诊断疾病阶段关键的生物标志物。我们构建了一种全新的以Ag⁺稳定的三链体DNA和催化发夹组装（CHA）信号放大为基础的,完全无酶、灵敏的检测转录因子NF-κB p50（核因子kappa B）的方法。目标物NF-κB p50与Ag⁺稳定的DNA三链体中识别发夹的结合释放出单链DNA,单链DNA能够引发在荧光淬灭的信号发夹和三链体DNA结构之间的CHA过程,打开大量的信号探针,使原本淬灭的荧光信号得以恢复并产生显著增强的荧光信号,实现对NF-κB p50的灵敏检测。该分析方法的线性浓度范围为5 pmol/L至150pmol/L,NF-κB p50检测的检测限为1.5 pmol/L。我们发现利用Ag⁺稳定三链体DNA结构可以有效地降低系统的背景信号,也可以选择性地将目标分子与其他非特异性蛋白质区分开来。此外,这种方法在人血清样本中成功实现了对NF-κB p50的检测,同时也证明了这种方法可以在不使用任何酶进行信号放大的情况下,有潜在的应用价值去检测不同类型的转录因子。3.网状杂交链式反应用于组装DNA纳米结构和放大荧光检测细胞因子干扰素-γ（IFN-γ）是一类重要的炎性细胞因子,由几种免疫细胞产生,比如T淋巴细胞、T辅助细胞和其他淋巴细胞。这些细胞与免疫、增殖和分化的调节有关。很多疾病的发展进程与IFN-γ的表达水平密切相关,因此,定量和检测IFN-γ具有重要意义。在本实验中,我们提出了一种目标物响应的网状杂交链式反应（nHCR）方法用于DNA纳米结构的构建和荧光检测细胞因子干扰素-γ。在目标细胞因子存在的情况下通过结合特定的适配体序列导致适配体发夹探针构型的变化,并释放出nHCR引发链区域。引发链打开双发夹探针并释放单链去打开另一个双发夹探针,进一步引发双发夹探针之间的nHCR过程。这样的的杂交链式反应最终可以形成网状DNA纳米结构。nHCR过程使荧光共振能量转移（FRET）染料对接近,从而显著增强了FRET信号,实现对IFN-γ无酶灵敏的检测。该方法的检测限为1.2 pmol/L,动态线性范围为5 pmol/L至1000 pmol/L。此外,由于适配体探针的高特异性和nHCR显著的信号放大效果,这种IFN-γ检测策略显示出优异的选择性和高灵敏度,并有潜力用于检测人血清中的IFN-γ。通过实验验证,该方法可以扩展为不同类型生物分子的检测平台。