癌症的早期诊断是遏制癌症恶化的关键因素,而目前已经发现多种生物标志物可作为癌症临床诊断的重要指标,其中包括miRNA。荧光分析法是一种常见的miRNA分析检测方法,具有操作简单、信号产生速度快等优点,在分析化学领域占据着突出的地位。几十年来,已经设计了多种基于荧光分析法的荧光放大策略用于多种生物分子的检测,促进了荧光分析法在生物、医学和化学等领域的应用。然而,常规荧光分析法大多在溶液中进行,需要较多的样品以及较长的反应时间,不利于临床医学中微量样品的分析。因此,本论文基于荧光分析法的优势在光子晶体(PCs)芯片的基础上设计新型miRNA检测策略,不仅明显减少了所需样品量,同时实现了输出荧光信号的显著放大,为肿瘤标志物miRNA的准确检测提供了重要工具。本论文主要包括以下内容:(1)酶促循环放大辅助的光子晶体芯片用于miRNA-21的检测制备了不同光子禁带(PBG)的PCs,并探讨了其选择性荧光增强效应,确定了最优的PCs作为芯片检测的载体。合成了生物相容性良好的聚多巴胺纳米材料(PDANs),利用PDANs对荧光分子的猝灭作用和目标分子存在时荧光恢复的“offon”信号变化构建了基于荧光共振能量转移(FRET)的检测平台,从而实现miRNA的初步检测。同时,在FRET体系中添加DNase I引发了目标循环放大(CEAM)过程从而大大提高了目标分子的利用率进而提高了方法的灵敏度。受益于PCs荧光增强效应与CEAM过程的双重放大效果,本方法只需2μL样品即可实现miRNA-21的高灵敏度检测,检出限低至55 f M,线性范围为1 p M–10 n M。此外,本方法同样适用于生物样品中低丰度miRNA-21的检测,有望在癌症的早期诊断、风险评估以及预后研究中发挥重要作用。(2)耦合光子晶体与金属增强荧光技术实现“零背景”miRNA检测鉴于所制备的光子晶体PBG与量子点荧光发射波长的部分重叠,光子晶体可作为便携式的信号放大器提高输出信号的强度,因此,合成了粒径为55 nm纳米银(Ag NPs),基于金属增强荧光效应(MEF)实现了体系荧光强度的进一步提高。此外,制备了量子点荧光探针和磁球捕获探针构建经典的夹心法实现miRNA的初步检测,进一步通过DNase I处理和两步磁分离大大降低了磁球和量子点产生的背景信号干扰。光子晶体芯片与MEF技术的完美结合,同时辅助背景信号的降低,有助于检测方法灵敏度的提高,也促进了一种便携式miRNA检测设备的开发与应用。