各向异性金纳米棒（Gold nnaorods,AuNRs）因其独特的局域表面等离子体共振（Localized surface plasmon resonance,LSPR）特性而被广泛应用于生物标志物的分析检测。另外,与非各向异性金纳米材料相比,AuNRs具有纵向和横向两个离散的局域表面等离子体共振模式,其纵向等离子体共振波长在可见和近红外区域范围内可调。因此,利用AuNRs纵向和横向等离子模式信号的变化可以开发一系列生物标志物的分析检测方法。但是,在分析过程中依然存在着反应速率较慢、灵敏度较低和准确性较差等缺陷。所以本学位论文以各向异性AuNRs为光学探针,旨在开发简单、快速、灵敏和准确的分析方法,具体研究内容如下:1.以亚铁离子和碘离子为协同增效剂快速有效地检测葡萄糖、胆固醇和尿酸。快速灵敏的检测是推进分析方法和技术以节省时间并实现早期诊断的重要目标。本文通过将碘离子（I^-）引入典型的芬顿（Fenton）反应体系中构建了基于协同效应的反应模型,并通过理论计算和实验结果得以验证。在酸性介质中,同时存在Fe²⁺和I^-可以显著提高H₂O₂氧化金纳米棒的能力和速率,并且该过程伴随着金纳米棒吸收信号的减弱,从而进一步成功应用于人血清中胆固醇、葡萄糖和尿酸的快速灵敏检测。2.各向异性金纳米棒垂直偏振激发下的高分辨率暗场显微成像用于细胞内microRNA-21的灵敏检测和空间成像。作为癌症早期检测的重要标志,癌细胞中microRNA-21的灵敏检测和高分辨率成像显得非常重要但是具有挑战性。在该工作中,通过偏振器的垂直偏振激发来减少背景信号并实现细胞内microRNA-21的高灵敏度检测和空间成像。当存在microRNA-21时,催化发卡组装（Catalyzed hairpin assembly,CHA）循环被激活形成核-卫星金纳米粒子组装体,利用金纳米棒的各向异性特性在暗场光散射显微镜的垂直偏振激发下进行监测。在此,通过偏振激发来调节金纳米棒的横向等离子体共振,从而有效地降低了强背景信号,提高了检测灵敏度。该策略不仅可以实现对microRNA-21的灵敏检测,检测限低至2 pM（3σ）,而且还可以实现癌细胞的高分辨率成像,为细胞内成像探针的构建和成像提供了新的策略。3.暗场下各向异性金纳米棒的批量定向与精准成像及其分析应用。暗场成像显微镜（Dark-field microscope,DFM）因其高空间分辨率和单颗粒分析的优势而广泛应用于分析检测中,但是在高灵敏分析的同时,也放大了仪器和操作过程中带来的误差。这通常表现为利用DFM监控化学反应时,其信号的微弱变化往往不能准确反映反应过程;如果将其应用于疾病标志物分析,则会影响结果的准确性,不利于疾病的准确诊断。因此,需要通过合适的、简单的方法,减小由信号不准确带来的分析误差。本工作中以各向异性AuNRs为光学探针,通过偏振激发AuNRs不同角度的LSPR性质。不同偏振角度下AuNRs的散射信号（I）与AuNRs自身的散射信号（I₀）的比值能反映AuNRs的取向信息,偏振平行于AuNRs的散射信号（I_p）与I₀的比值能进一步准确反映AuNRs径向比的变化,且不受外界条件（如曝光时间和介质）的影响。因此,可用于准确监控基于AuNRs刻蚀的反应。为了验证这一概念,本工作进一步实现了人血清中碱性磷酸酶（Alkaline phosphatase,ALP）的准确和灵敏检测,检测限低至0.5 mU/L（3σ）。总之,本论文以各向异性AuNRs为光学探针,以快速、灵敏、准确为目标,构建了生物标志物的分析方法,并成功用于人血清中标志物的检测和癌细胞的成像。