对携带着生命过程重要信息的生物分子如DNA和蛋白质等的定量检测具有十分重要的意义。以DNA为识别元件的生物传感器由于具有高灵敏、低成本、易操作、可快速分析等优点,使其在生物分子的检测中受到了越来越多的关注,而功能核酸(适配体、脱氧核酶、适体酶)的出现,则进一步拓宽了DNA生物传感的检测范围,提高了其检测灵敏度和特异性。自2004年首次被证实存在以来,石墨烯奇特的光学、电学、力学、热学性能及二维纳米特性,使其成为科学家们极为关注的对象。作为石墨烯的一种衍生物-氧化石墨烯,具有良好的水溶性、荧光性能、荧光猝灭性能等,结合其与DNA间的相互作用,被广泛地应用于DNA生物传感器的构建。然而,基于氧化石墨烯的DNA生物传感仍然存在一些研究者们不得不考虑的问题：(1)尽管适配体的引入增加了生物传感的检测对象,但是并非所有的物质都有适配体,如何利用基于氧化石墨烯的平台实现对无核酸识别元件的分子的检测。(2)氧化石墨烯对吸附在其表面DNA性能的影响仍然缺乏详细、全面的研究。(3)氧化石墨烯与DNA的非共价相互作用及其较好的荧光猝灭性能除了简单地作为猝灭剂,是否具有其它新的用途?鉴于此,本论文利用氧化石墨烯的荧光猝灭性能设计了一些新型的DNA传感策略用于生物小分子、蛋白质和核酸的高灵敏检测,主要的研究工作如下：(1)成功制备了氧化石墨烯并对其进行了形貌和化学结构的表征,然后利用金属离子调节分子信标的抗酶切能力,结合生物巯基化合物与金属离子间强的结合力以及氧化石墨烯对分子信标和单寡核苷酸吸附能力的差异,建立了一种"turn.-on"型检测无核酸识别元件的生物巯基化合物的新方法。以T-Hg2+-T结构调节的分子信标为研究模型,并将其用于谷胱甘肽的检测,检出限为1.53nM。此外,以C-Ag+-C结构调节分子信标对半胱氨酸的检测考察了本设计的多样性,对半胱氨酸的检出限为12.5nM。同时对1%血清环境中生物巯基化合物的检测也取得了较满意结果。本方法具有成本低、灵敏度高、特异性好等优点。(2)利用腺苷脱氨酶(ADA)对其底物腺苷(AD)的特异性脱氨反应,结合氧化石墨烯对适配体和适配体/靶分子复合物吸附力的差异,成功设计了一种基于氧化石墨烯间接检测腺苷脱氨酶的新方法。本方法仅需一条单标记的核酸探针,成本低,可实现对无核酸识别元件的ADA活性的简单、快速、高灵敏性检测,其检出限为1.54nM,比已报道的电化学方法低了一个数量级。本方法在对5%血清环境中ADA的活性进行检测时也取得了较满意结果。(3)在前一章,适配体优良的特异性使我们可以利用其对腺苷(AD)和酶催化后的产物结合能力的差异实现对腺苷脱氨酶活性的检测,但是当底物与水解产物都可以与适配体结合时,此方法是不适用的。此外,一些已报道适配体的特异性并不令人满意,比如三磷酸腺苷(ATP)的适配体。鉴于此,本文比较了ATP适配体和氧化石墨烯复合物对二磷酸腺苷(ADP)、一磷酸腺苷(AMP)、AD和ATP四种分子的识别能力,结果表明,氧化石墨烯的存在可使适配体与上述四种物质的结合力发生显著变化,其大小顺序是：ATP>AD>>ADP>AMP。基于此,成功构建了检测磷酸酶和磷酸化酶的新方法。首先利用适配体对AD和AMP结合能力的差异,结合碱性磷酸酶对AMP的去磷酸化反应,以AMP为底物实现了对碱性磷酸酶的检测,检出限为2.17U/L,并成功用于2%血清环境下碱性磷酸酶的检测。基于类似的原理,利用适配体对ADP和ATP结合能力的差异以及肌酸激酶在特定条件下对底物ADP的磷酸化反应,实现了对肌酸激酶的检测,并取得了满意的结果,其检出限为0.73U/L。本设计进一步拓宽了基于氧化石墨烯的DNA生物传感器的检测范围,同时氧化石墨烯增强适配体特异性的性能有望被用于适配体的筛选系统,以提高筛选的适配体的特异性。(4)成功合成了一种阳离子聚合物(poly [(9,9-bis (6’-N, N, N-trimethyl-ammonium) hexyl)-fluorenylene phenylene dibromide], PFP),探讨了其与荧光素标记的单链DNA、氧化石墨烯三者间的相互作用。结果表明,将聚合物加入到探针DNA和氧化石墨烯的混合物时,观察不到探针DNA与聚合物之间的荧光能量转移现象。基于这一发现,以DNA检测为模型,建立了一种简单有效的显著降低传统的基于阳离子聚合物生物分子检测平台所存在的高背景的新方法。与已报道的其它降低背景的方法相比(引入溴化乙锭或磁性微球),本方法简单、无毒、灵敏度高,检出限为40pM,且有望促进氧化石墨烯和荧光共轭聚合物在生物传感中的应用研究。