生物分子的检测是基因组学、蛋白质组学、糖组学等领域基础手段之一,而这些领域的研究关系到医学、药学、生物学等多个领域的发展。生物分子检测手段的发展会极大地促进上述领域研究的发展,进而影响和改善人们的生活质量、医疗水平、工业生产等多个方面,因此生物分子检测技术的发展具有十分重要的意义。本文成功制备出了一种用于生物分子检测的“纳米孔-金纳米电极”复合电极,本文称“纳米笔”。该工具能够结合纳米孔检测技术与隧道电流检测技术,进而被应用于生物分子的检测。本文主要着力于研究纳米笔在生物分子检测领域的应用,论文主要内容如下:1.首先,简要介绍纳米孔的发展背景以及基础知识,主要从纳米孔的种类、应用等方面进行阐述。着重介绍了固态纳米孔的重要分支---玻璃纳米管的分类、制备方法、与之相关的多个参数以及其应用领域,并在此基础上提出了本文的设计思路和研究内容。2.本文使用激光拉制仪将双通道石英玻璃管拉制成双通道玻璃纳米管,并在此基础上通过丁烷热裂解的方法制备出了碳纳米笔,再通过恒电位电化学沉积法制备出了金纳米笔。将金纳米笔应用于固结法对1,4-丁二胺分子进行电导测量,得到了1,4-丁二胺分子电导为0.3μS,验证了金电极被修饰在了碳电极尖端,同时也验证了金纳米笔具有分子电导检测能力。3.本文叙述了离子电流检测设备的搭建和性能测试,并将其用于对40 nm×13 nm的金纳米棒和λ-DNA分子的易位行为的研究。观察到金纳米棒的易位信号幅值随偏压增大而增大,而易位时间变化并不显著,初步验证了自建设备的检测性能。随后使用设备对λ-DNA分子进行了易位检测,区分出了λ-DNA分子易位时的三种构象:折叠,半折叠,伸展。该结论证明了自建设备具有检测生物分子的能力。4.将纳米笔集成到自主搭建的设备中检测牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin,BSA)分子分别在不同偏压、盐浓度以及p H值条件下的易位信号。在不同偏压下,BSA分子易位时产生的阻塞电流信号幅值会随偏压而升高,而信号持续时间变化趋势不明显。同时还发现BSA易位信号的观测电压的阈值为0.6V,电压高于这一阈值才会观察到大量BSA分子的易位信号。在不同浓度条件下,在浓溶液BSA分子易位时引起的阻塞电流幅值更高,这有利于检测易位速率更快的分子易位过程。在不同p H值条件下,在p H 2.5时,BSA分子的易位信号相较于p H 8.0时的易位信号其幅值和持续时间都有一定程度的增大,这是由于p H 2.5条件下,BSA分子的构象变成了完全膨胀构象,该构像与p H 8.0时的分子构象不同。这一结果表明纳米笔具备了通过易位产生的阻塞电流来区分BSA分子的不同构像的能力。本文的工作是发展纳米笔检测工具的第一步,后续通过修饰特定的识别分子可以帮助减缓分子的易位速率。引入隧道电流检测技术,在一次检测中可以得到离子电流与隧道电流的信号,从而发掘更多蕴藏于生物分子内的信息。