生物传感器作为化学、生物、物理、信息等多种学科的交叉技术,在生产生活以及科学技术等领域具有广泛应用。随着科技的发展,生物传感器在食品检验、医疗卫生、疾病监控等方面都有重大突破,引起了广泛关注,随着研究的进一步深入,生物传感器也更加多样化。荧光生物传感器由于其成本低廉、操作简单、分析时间短、灵敏度高、选择性好等特点,被越来越多的科研人员所关注。其中,纳米材料,功能核酸和荧光分子在多种检测物的免标记荧光传感平台中提供了设计思路,具有广泛的应用前景。本论文基于当前重大疾病标志物及相关药物等前沿热点,利用纳米材料,功能核酸和荧光分子的固有优势,构建了免标记型荧光生物传感器用于检测博来霉素,肝素和透明质酸酶。与传统方法相比,本论文中方法操作简单,灵敏度高。主要内容如下:(1)博来霉素(BLMs)在各种癌症的临床治疗中发挥着至关重要的作用,因此开发方便灵敏的方法检测BLM在癌症治疗及相关生物学机制研究中具有重要意义。基于G-三链体(G3)脱氧核糖核苷酸结构易于控制和激发的优势,我们报道了一种简便、免标记的基于G3的功能分子信标(G3MB)传感系统,通过BLM-Fe(II)介导的DNA链断裂,实现荧光“开启”检测BLM。G3MB具有稳定的发夹结构,其环上含有BLM的特异性识别位点5’-GT-3’。当BLM存在时,经过BLM不可逆的切割,释放的富G-DNA片段(G3)可以与硫黄素T(ThT)自组装成具有强荧光的G3-ThT复合物。由于G3MB对G3序列的有效锁住以及BLM对G3MB的特异性切割,该检测方法表现出高灵敏度和高选择性,在0.5 nM至1000 nM的范围内,荧光强度与BLM浓度呈现良好的线性关系,检测限为0.2nM。此外,将该方法用于检测人血清样品中的BLM获得了满意的结果。重要的是,简便的“混合-检测”、快速响应以及无需修饰的方案为生物医学和临床研究中测定BLM提供了应用潜力。(2)肝素(Hep)是一种重要的广泛用于外科手术的抗凝血剂,为了更好地调控其临床应用,迫切需要简单且灵敏的方法定量检测Hep。我们开发了一种新型的氨基化介孔二氧化硅-金簇(MSN-AuNCs)纳米复合材料,其具有显著的发射增强特性,可用于灵敏检测Hep。带正电荷的氨基化MSNs与AuNCs稳定表面配体之间的静电相互作用触发MSN-AuNCs纳米复合材料的自组装,表现出超过5倍的荧光发射增强。然而,由于负电荷的Hep在MSNs表面上的有效包裹,阻碍了AuNCs和MSNs之间的静电相互作用,抑制了发射增强现象。由于显著的发射增强和Hep竞争结合的特点,在5-150 nM范围内,MSN-AuNCs的猝灭强度与Hep浓度呈现良好线性关系,检测限可低至2 nM,从而实现简便和超灵敏检测Hep。此外,所提出的方法成功用于检测人血清样品中Hep,在临床中具有潜在的应用前景。(3)透明质酸酶(HAase)是膀胱癌的诊断和预后泌尿生物标志物。目前,需要开发简单且灵敏定量检测HAase的方法用于肿瘤诊断和早期治疗。本文中,基于水溶性阳离子苝二酰亚胺衍生物(PDI)和透明质酸(HA)的静电组装,免标记荧光“开启”灵敏检测HAase。带正电荷的PDI和带负电荷的HA之间通过静电作用,自组装得到产物HA-PDI,导致PDI的聚集引起荧光猝灭(ACQ)现象。在HAase存在时,HA经酶促催化水解为碎片,导致PDI的解聚,因此PDI猝灭的荧光得以恢复。HA不仅用作聚集PDI的支架,而且还用作酶促反应的底物,有效的ACQ和特异性酶促反应诱导的PDI解聚使得开发的HA-PDI组装体系可用于高灵敏度和高特异性检测HAase。体系荧光强度与HAase浓度呈现线性相关,线性范围为0.1-10 U/mL,检测限为0.04 U/mL。此外,该实验的简便检测过程和快速响应使其在定量检测人血清和尿液样品中HAase具有潜在应用。