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生物医学的快速发展,对化学分析提出了更高的要求,化学分析需要在微观尺度上实现对生物分子和细胞的高灵敏度、高选择性和高通量检测。纳米技术的发展为这一目标打开了一扇大门,特别是与纳米材料相结合的生物传感平台,已成为疾病早期诊断的重要手段。因此,追求具有更加优异性能的功能纳米材料成为当今材料学、分析化学等领域的热点与前沿,基于此,本论文合成了水溶性NaEuF4纳米粒子、Au@Ag2S纳米粒子、MoS2纳米薄片、氮掺杂碳量子点等一系列光学性质良好的纳米材料,将上述纳米材料引入光学DNA生物传感器的构建,不仅可降低材料对生物活性物质的破坏,且可提高生物传感器的灵敏度,具体研究内容如下:1.基于NaEuF4/Au@Ag2S纳米粒子制备DNA生物传感器并实现对DNA的超灵敏检测:通过溶剂热法合成油溶性的NaEuF4纳米粒子(NaEuF4 NPs),经改性后得到水溶性NaEuF4 NPs,同时合成具有核-壳结构的Au@Ag2S纳米粒子(Au@Ag2S NPs),并对材料进行透射电镜(TEM)、荧光光谱(FL)、紫外-可见光谱(Vis-UV)等表征。以NaEuF4 NPs为能量供体,Au@Ag2S NPs为能量受体,茎环结构的单链DNA作为两个纳米粒子的连接,实现NaEuF4 NPs与Au@Ag2S NPs间的荧光共振能量转移(FRET),由此构建分子信标DNA生物传感器。将此传感器应用于目标DNA检测,实验结果表明:目标DNA的检测范围为100 aM～100 pM,检测限为32 aM,同时,该传感器在实际样品检测中具有良好的重复性、准确性和抗干扰性。2.基于MoS2纳米薄片组装DNA生物传感器实现黏蛋白1(MUC1)的检测:通过混合溶剂超声法合成水溶性的、生物相容性良好的MoS2纳米薄片,并对该材料进行TEM、X-射线衍射能谱(XRD)、X-光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)等表征。MoS2纳米薄片具有较强的猝灭荧光染料的能力,使用该材料作为荧光染料标记的DNA适配子的载体和猝灭剂,构建生物传感器。将此传感器应用于MUC1的检测,实验结果表明:该传感器对溶液中MUC1的检测范围为1 nM～10 μM,检测限为25 pM;对乳腺癌细胞(MCF-7)的检测范围为103～5×105 cells/mL,检测限为50 cells/mL,同时,该传感器具有灵敏度高和特异性强的优势。3.基于氮掺杂碳量子点构建DNA生物传感器实现MUC1的检测:首先通过水热法合成具有优异荧光性质的氮掺杂碳量子点,同时利用Stober法合成核壳结构的聚苯乙烯@二氧化硅(PS@SiO2)微球,煅烧去模板后得到无序孔状中空二氧化硅,对材料进行TEM、FL、傅里叶红外光谱(FT-IR)等表征。然后将上述纳米材料进行组装,构建基于荧光效应的氮掺杂碳量子点DNA生物传感器。最后将此传感器应用于MUC1检测,实验结果表明:该传感器具备良好的稳定性、可靠性和灵敏性,对MUC1的检测范围为1μM～10μM,检测限为10 nM,且该传感器可实现细胞成像。