细胞膜将细胞内空间和细胞外环境相分隔。由于亲水代谢物和疏水细胞膜的结构不相容,离子或分子无法通过细胞膜进行扩散,离子通道可以作为一种载体来促进它们的跨膜运输行为。离子通道是一种由蛋白质形成的小孔,可以根据外界刺激如p H、离子强度、含水量因素等调节离子从细胞膜一侧流向另一侧。人工纳米孔/纳米孔道是生物离子通道的一种仿生产物,因其具有良好的力学性能和可控的化学性质,从而可实现更广阔的应用研究。人工纳米孔/纳米孔道的功能化修饰是通过增加内部性质的多样化,使其能够对多种外界刺激做出离子/分子的调控响应。基于以上研究背景,本文开发了具有一定结构和功能的智能仿生纳米通道,并探索了其在生物传感方面的应用。本论文的研究内容主要包括两个方面:1.基于沸石咪唑酯骨架-8（ZIF-8）修饰的玻璃微米管为传感平台,开发了一种快速、灵敏的锌指蛋白（Zinc finger proteins）检测装置。首先,将ZIF-8晶体在玻璃微米管的尖端原位构筑。其次,证明了ZIF-8的Zn（II）离子可以与锌指蛋白中的氨基酸特异性结合,为检测提供了理论依据。最后,用ZIF-8修饰的玻璃微米管对锌指蛋白进行了一系列浓度梯度的检测,检测限可达10-2μg ml-1。该研究不仅提高了多肽和蛋白质物质的可检测性,更重要的是,充分利用ZIF-8晶体与锌指蛋白的结合特点,将微观孔道结构与宏观检测体系相结合来构筑智能传感器件,为实现生物分子高灵敏、高通量的检测研究提出了新的思路。2.开发了一种高灵敏度和高选择性的DNA传感装置。目标DNA（Target-DNA）通过专门设计的检测探针被引入到玻璃微米管中,在管内参与DNA杂交过程。玻璃微米管内复杂DNA纳米结构的形成有效地阻碍了离子电流传导。因此,可以通过监测玻璃微米管中离子电流的变化来识别目标DNA的含量,目标DNA的检测限最低可达10fmol/L。非特异性DNA链和干扰物质均可以被特异序列的DNA纳米结构有效排除。因此,这项策略可以扩展到一系列相关疾病的分子靶标检测,并在生物传感技术中发挥相当大的作用。