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随着全世界癌症病人患者的不断增多以及晚期疾病诊断导致的死亡人数的增加，生物传感器在早起癌症诊断中扮演了重要的作用。对生物医学领域的超灵敏甚至单分子检测变得越来越重要，如血液中的某些蛋白质含量的增加可能意味着肿瘤的发生，microRNA含量的增加或减少可能导致多种疾病的发生。近年来，科学家探索了纳米材料的很多优良的物理和化学性质，纳米材料在疾病标记物检测方面的应用催生了一系列超灵敏检测方法。纳米技术的产生为超灵敏生物传感器打开了新的途径，见证了基于纳米材料的生物传感器的快速发展及新的优势。纳米金，石墨烯，碳纳米管和DNA纳米结构在生物传感器的设计与发展产生了重要影响。一系列基于功能化纳米材料的生物传感器为临床诊断，环境检测，食品安全做出重要贡献。本论文将纳米材料与DNA纳米技术相结合，分别制备了基于纳米金和纳米银SERS探针，石墨烯，DNA Origami的生物传感器，实现对多种生物分子的高灵敏和多元分析。主要内容如下：1.基于DNA Origami的逻辑门设计及在RNA诊断中的应用以DNA Origami为构架，设计了用于分析microRNA的逻辑门。逻辑门有三个组成部分：输入模块，计算模块和输出模块。输入模块将microRNA作为输入信号，计算模块分析输入信号并将结果传递给输出模块，输出模块将计算结果显示出来。使用原子力显微镜实现了对逻辑门计算结果和microRNA诊断结果的可视化检测。2.基于Au-Ag SERS探针的制备用于病毒DNA的高灵敏度和多元检测制备了具有nanogap的双金属Au-Ag SERS探针，用于病毒DNA的高灵敏度检测和多元DNA分析。另外，这种探针可以分别使用荧光分子和巯基小分子作为拉曼分子，增加了多元检测和成像的应用前景。3.基于氧化石墨烯的纳米探针制备及用于癌症标志物AFP的检测。制备了酶-GO复合物，得到高吸附量的酶-GO复合物探针。GO表面的高吸附量酶可以通过标准动力学实验和CD光谱测定。证明了酶在吸附GO后仍然保持原有的活性和三维结构。另外，证明了基于GO的纳米探针用于高灵敏度的检测AFP。