近年来,DNA界面杂交模型与功能纳米结构生物体系的构筑,及其界面生物电化学研究已成为生物传感器和生物芯片研究的热点之一。在基因生物传感器的研究中,由于粒子—界面相互作用、界面浓度梯度及位阻现象等原因,使得该固—液相界面反应的热力学及动力学性质与溶液相的相比存在较大的差异。因而,研究固—液界面上的DNA杂交对基因生物传感器的设计具有重要的意义。同时,生物分子与具有及独特光学、电子学、磁学或催化性质的半导体纳米结构材料相结合,可构建功能化纳米结构生物体系,该体系在生物学研究和医学诊断中具有诱人的应用前景;研究生物分子与半导体纳米材料的相互作用,有利于构建各种各样简单、高选择性和高灵敏度的功能纳米结构体系,并考察纳米材料对生物分子生化功能的影响,即生物分子自身的安全性。本文的工作围绕着DNA界面杂交和功能纳米结构生物界面的研究展开,主要进行了以下两方面的工作:（Ⅰ）采用电化学石英晶体微天平（EQCM）现场监测不同界面电场下完全匹配的靶标DNA和不完全匹配的靶标DNA分别与寡聚核苷酸探针分子杂交的过程,考察了不同界面电场对杂交效率的影响,并进一步探讨了引入界面电场后探针分子取向和微观作用力对DNA杂交的影响;（Ⅱ）利用天然小牛胸腺DNA作为模板及保护剂,制备CdS量子点—DNA生物缀合物,考察了其荧光性质。研究取得以下主要结果:一、采用EQCM研究界面电场对DNA杂交的影响1、控制合适的正电位,通过库仑吸引力富集靶标DNA到工作电极附近,增大了与探针分子杂交的几率。但此时,探针分子在电极表面为平躺吸附取向,该取向使探针分子与电极表面的非特异性吸附达到最大,从而大大减弱了DNA杂交的特异性,容易导致假阳性。2、控制合适的负电位,使探针分子在电极表面保持垂直吸附取向,该取向使探针分子与电极表面的非特异性吸附达到最小,有利于保持DNA杂交的特异性,从而有效抑制假阳性。3、因无需在电极表面修饰烷基硫醇分子,电极表面探针分子的覆盖度高达2.2×10¹³molecules·cm^-2,不但简化了操作步骤,还提高了检测的灵敏度。二、研究了CdS量子点—小牛胸腺DNA纳米结构生物体系的荧光性质1、分别用ssDNA和dsDNA作模板,制备了纳米CdS—DNA溶胶,构建了CdS量子点—DNA纳米结构生物体系,DNA也起到了CdS量子点保护剂的作用。2、紫外—可见吸收光谱表明,用焦磷酸钠、ssDNA或dsDNA作保护剂所制备的CdS量子点吸收的启动（on set）波长很接近,与块体材料相比,蓝移了45nm,表现出量子尺寸效应;dsDNA或ssDNA的量在200mg·L^-1～350 mg·L^-1的范围内对所制备的CdS量子点尺寸和产量影响不大。红外光谱表明,与小牛胸腺DNA相比,CdS—dsDNA和CdS—ssDNA纳米结构生物体系中归属于DNA的一些特征峰位置几乎没有发生位移,CdS量子点可能不会造成DNA的损伤。光电流谱表明,焦磷酸钠保护的CdS量子点的光电流信号很显著,而ssDNA或dsDNA保护的CdS量子点由于表面缺陷态密度较大,几乎检测不出光电流信号。3、荧光光谱试验结果表明:（1）用DNA作保护剂,增强了CdS量子点的荧光光谱强度,表现为:I_CdS-Na4P2O7＜I_CdS-dsDNA＜I_CdS-ssDNA。（2）CdS—DNA的荧光强度随DNA量(在200mg·L^-1～350 mg·L^-1范围内)的增加而增强。（3）解释了DNA对CdS量子点的荧光增强作用机理:A、由于DNA的磷酸骨架具有一定的刚性,使吸附在带负电荷的DNA磷酸骨架上的CdS量子点相互间碰撞的几率比自由时小得多,同时CdS量子点在磷酸骨架上的排列也比自由时有序。这两个因素有利于提高了荧光的量子产率;dsDNA上CdS量子点间的距离比ssDNA上的近,故其相对容易发生碰撞,导致荧光光谱强度较后者弱。B、本实验测得的CdS量子点的荧光谱带是表面缺陷态引起的,而光电流谱的实验表明,CdS量子点的表面缺陷态密度顺序是:CdS—Na₄P₂O₇＜CdS—dsDNA＜CdS—ssDNA,该顺序正好与CdS量子点的荧光光谱强度的顺序一致。