生物传感器是一个简洁的分析装置,它结合了一个生物或生物衍生敏感的“识别元件”并且与理化转化器结合在一起的传感集成装置。生物传感新方法的研究推动了生命科学和分析化学的发展,同时在生命科学和医学的交叉领域发挥着重要的作用。近年来,随着新材料尤其是纳米材料的开发与利用,更有利于推动生物传感器的发展。由于纳米材料具有小的尺寸、比表面积大、完美的纳米结构和形状,因此具有特殊的物理化学性质,通常可以与目标物结合从而显著的提高目标物检测的灵敏度和准确性。金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)又称多孔配位聚合物(Porous Coordination Polymers,PCPS),一般以金属离子与有机配体之间通过配位键而形成的多孔骨架材料。近几十年来,MOFs材料发展非常迅速并且受到研究者广泛关注,成为新材料领域的研究热点和前沿之一。本论文主要合成一种二维N,N-双(2-羟乙基)二硫代草酰胺铜(H2dtoaCu),并分别用于三磷酸腺苷(Adenosinetriphosphate,ATP)和细菌的检测。本论文包括以下三个章节:第1章绪论本章首先对生物传感器做了简单概述,包括生物传感器的分类与特点,研究方向及应用领域;其次介绍了酶和核酸在传感器中的应用;接着重点介绍了 MOFs材料在催化、气体储存、药物缓释、传感等方面的应用;最后对本论文的研究目的及主要内容进行简单的介绍。第2章基于二维金属有机骨架的荧光法检测三磷酸腺苷三磷酸腺苷是生命体系中重要的信号分子和多功能核苷酸之一,同时也是体内组织细胞生命活动所需能量的直接来源,在细胞新陈代谢中起着重要的作用。本章内容是基于有机金属骨架材料H2dtoaCu构建了一种荧光传感器对ATP进行检测。研究发现二维H2dtoaCu对荧光标记的ATP适配体具有很好的吸附作用,并且可以猝灭标记物的荧光。然而,对于适配体与ATP形成的复合物表现出弱的吸附,并保留荧光标记物大部分的荧光,因而可以根据体系中有无目标物前后荧光强度的变化进行ATP的定量分析。该传感方法具有较高的灵敏度,检出限为8.19 nM。同时,此方法对于目标物的检测具有较好的选择性,ATP的类似物三磷酸鸟苷、三磷酸尿苷、三磷酸胞苷对ATP的检测干扰较小或基本没有干扰,最后选择尿液作为实际样品对该方法可行性进行验证。第3章二维MOFs材料作为传感平台对细菌的可视化检测病原污染和抗细菌感染仍是发达国家和发展中国家的临床诊断和环境污染的关键问题,由于细菌感染的剂量很低以及缺乏廉价和可靠的检测方法,所以快速和灵敏检测细菌在环境和食品中的含量已成为研究热点。大肠杆菌是人和许多动物肠道中最主要且数量最多的一种细菌,部分大肠杆菌会引起腹泻、出血性大肠炎和溶血尿毒症等疾病。大肠杆菌的含量常作为食物、饮水或药物的卫生标准。因此,发展高灵敏地检测大肠杆菌的方法是非常重要的。本章中,我们利用二维H2dtoaCu和酶的复合物构建了一种对大肠杆菌简单、低成本的比色传感。β-半乳糖苷酶(β-Gal)是一种重要的阴离子酶,它的活性通常由一个比色底物邻-硝基酚-β-D-吡喃半乳糖甘(ONPG)显色体现。带正电荷二维H2dtoaCu与β-半乳糖苷(β-Gal)活性位点周围带负电的残基通过静电作用结合,从而抑制酶的活性,然而当把细菌加入到上述体系中,细菌和酶竞争吸附到H2dtoaCu表面,酶被释放而活性恢复,同时ONPG经酶解后发生显色反应生成邻硝基酚。该方法仅用紫外分光光度计进行检测,相对比较廉价,并且在应用领域提供了一个潜在的可视化检测细菌方法。