在疾病的早期诊断、细菌和病毒检测、食品安全和环境检测等方面,能够实现对浓度很低的生物分子的定性识别和定量检出具有非常重要的意义。本论文提出了一种灵敏度高、可靠性强的生物分子检测方法,主要基于贵金属纳米粒子对靶生物分子的编码标记,通过暗场显微成像与图像处理方法,实现对编码粒子的成像计数从而实现生物靶分子的灵敏检出。贵金属纳米粒子由于局域表面等离子共振现象的存在,当用全波段的可见光照射时,粒子会对特定波长的光产生较强的散射效果,在暗场成像模式下该选择性会表现为颜色谱的差异,每个粒子会对应暗场图像中的一个带颜色的亮点。本论文首先通过两步液相还原法,制备球形和棒状金纳米粒子,其在暗场图像中分别对应绿色和红色亮点,为克服粒子在载玻片上吸附的不均匀对结果可靠性造成的不良影响,并提升探测速度,以浓度已知的球形粒子为标准溶液,通过内标法计数暗场图像中红点和绿点的比例,实现棒状粒子浓度的探测。基于此,在棒状粒子和磁珠的表面分别修饰一段DNA探针,当待测靶DNA分子存在时,通过DNA的杂交形成“报道棒状粒子-靶分子-磁珠”的三明治结构聚合体,完成报道粒子对靶分子的编码标记。之后通过DNA解链,释放已编码的报道粒子,基于内标计数的方法得出其浓度,进而实现靶DNA分子的检测,受背景噪声的影响,该方法可实现最低3f M的可靠检测,检测效率约为70%。棒状纳米粒子存在横向和纵向两种等离子振动模式,其由散射造成的起偏现象会有一定规律。本论文首先通过蒙特卡洛方法模拟棒状粒子散射光的偏振特性,提取其散射光的线偏振度参数,发现该参数主要受粒子与光入射方向夹角的影响,之后基于偏振改造后的暗场显微成像系统实验棒状粒子散射光线偏振度的测定,与模拟结果基本相符,统计大量粒子的线偏振度分布,基于此设定线偏振度阈值实现棒状粒子的识别及计数。在此基础上,以棒状粒子完成对靶DNA分子的编码标记,之后基于其线偏振度参数,实现已编码报道粒子数目的识别计数,进而获取靶DNA分子的浓度,该方法的检测下限为2.5f M。本论文的创新点:通过内标直接计数个数的方式完成粒子浓度的可靠获取,并通过巧妙结构设计实现靶分子浓度的直接转化;改造常规暗场显微镜,实现纳米粒子散射光线偏振度参数的获取;充分利用光学显微技术,将编码方法和数字化检测方法融合到同一检测系统中,具备灵敏度高、可靠性强、可拓展性好等一系列特征。