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本论文以核酸适配体为识别元件，以小檗碱为荧光探针，引入核酸工具酶、纳米材料、杂交链反应等信号放大技术及分子逻辑门技术，构建了免标记的生物传感体系并将其应用于环境中多种物质的分析检测，其主要研究内容如下：
1.概述了核酸适配体的特征、筛选(SELEX)及其传感技术，并着重介绍了近年来基于信号放大策略的适配体传感体系检测技术及研究进展，在此基础上提出本论文的立题背景，研究内容和创新之处。
2.以小檗碱为荧光探针构建了基于酶辅助放大策略免标记的核酸适配体荧光传感体系并用于河豚毒素的分析检测，河豚毒素(TTX)可与其核酸适配体特异性结合，并引起其构型由单链转换成颈环结构，基于小檗碱与单链寡核苷酸和颈环结构之间的作用差异可引起体系荧光强度的变化，加入核酸外切酶Ⅰ后，由于核酸外切酶Ⅰ可特异性剪切单链DNA，明显减小了检测体系的背景信号从而实现高选择性、高灵敏检测河豚毒素，在最佳的实验条件下，得到河豚毒素的检测线性范围为0.03nM～6000nM，方法的检出限为11.0pM，远低于目前已报道的方法。与此同时我们对酶辅助方法与免酶方法进行了比较，在免酶体系中，小檗碱/TTX-适配体/TTX体系的荧光强度与河豚毒素浓度在0nM～500nM范围呈良好的线性关系，方法的检出限为66pM，经对比，酶辅助检测河豚毒素体系在线性范围和灵敏度方面均优于免酶体系。
3.以二水合钼酸钠和硫代乙酰胺为原料采用水热自上而下方法合成MoS2纳米片，以小檗碱为荧光探针构建了基于MoS2纳米片辅助信号放大策略免标记荧光核酸适配体传感器并将其用于荧光及荧光各向异性双信号输出检测小分子三磷酸腺苷(ATP)。ATP与其适配体特异性结合后引起适配体链由自由卷曲态异构为G-四链体结构，小檗碱与单链寡核苷酸和G-四链体结构之间的作用差异引起体系荧光强度的变化，但由于小檗碱与ATP-核酸适配体非特异性结合引起的背景干扰较大，建立的小檗碱/ATP-适配体/ATP体系检测ATP灵敏度降低，在上述体系中加入MoS2纳米片后，可明显的减小背景干扰增大检测信号，提高检测灵敏度，以此构建了小檗碱/ATP-适配体/MoS2检测体系用于ATP的高选择性、高灵敏检测，在最佳的实验条件下得到ATP的线性范围为0.1μM～38.0μM(荧光法)与0.06μM～45.0μM(荧光各向异性)，检出限为42.0nM(荧光法)与20.8nM(荧光各向异性)，同时，加标回收实验表明ATP在血清样品中回收率为94.8%～106.8%(荧光法)与93.2%～108.5%(荧光各向异性)。
4.构建了一种以小檗碱为荧光探针链杂交反应协同MoS2辅助信号放大策略的免标记荧光核酸适配体传感体系并将其用于卡那霉素超灵敏检测。在小檗碱/卡那霉素-适配体/MoS2体系中加入卡那霉素后，卡那霉素适配体转换为颈环双链结构并触发了链杂交反应，形成了一个长缺口的双链结构，该结构远离MoS2纳米片表面，体系表现出较强的荧光信号，在不存在卡那霉素的条件下，结合小檗碱的核酸适配体与MoS2纳米片的π-π堆积作用，使其被充分吸附在MoS2纳米片表面，猝灭了体系的荧光信号，基于卡那霉素加入前后体系荧光强度的变化，构建了该传感体系，在最佳的实验条件下得到卡那霉素的线性范围为0.1pM～900pM，检出限为0.06pM，加标回收实验表明卡那霉素在牛奶样品中加标回收率为96.9%～106.7%。
5.以小檗碱为荧光探针构建一种基于i-motifDNA结构调制三重信号输出的DNA逻辑门用于Ag+及半胱氨酸(Cys)的灵敏分析检测，该检测体系的建立是基于Ag+与Ag+核酸适配体特异性结合，形成稳定的i-motifC-Ag+-C结构，在小檗碱/C-Ag+-C的体系中引入Cys后，由于Cys与Ag+可以形成稳定的Cys/Ag+络合物，导致Ag+从C-Ag+-C双链结构中游离出来体系的荧光猝灭，以Ag+和Cys为信号输入，荧光强度、荧光各向异性及荧光寿命为信号输出首次构建了简便、快速、灵敏的三重信号输出DNA逻辑门，在最佳的实验条件下得到Ag+与Cys的线性范围分别为0μM～264.5μM与0μM～70μM，检出限分别为79nM(3σ/κ)与30nM(3σ/κ)，同时，加标回收实验表明Ag+在水体和血清样品中加标回收率为94.2%～105.3%。
1.概述了核酸适配体的特征、筛选(SELEX)及其传感技术，并着重介绍了近年来基于信号放大策略的适配体传感体系检测技术及研究进展，在此基础上提出本论文的立题背景，研究内容和创新之处。
2.以小檗碱为荧光探针构建了基于酶辅助放大策略免标记的核酸适配体荧光传感体系并用于河豚毒素的分析检测，河豚毒素(TTX)可与其核酸适配体特异性结合，并引起其构型由单链转换成颈环结构，基于小檗碱与单链寡核苷酸和颈环结构之间的作用差异可引起体系荧光强度的变化，加入核酸外切酶Ⅰ后，由于核酸外切酶Ⅰ可特异性剪切单链DNA，明显减小了检测体系的背景信号从而实现高选择性、高灵敏检测河豚毒素，在最佳的实验条件下，得到河豚毒素的检测线性范围为0.03nM～6000nM，方法的检出限为11.0pM，远低于目前已报道的方法。与此同时我们对酶辅助方法与免酶方法进行了比较，在免酶体系中，小檗碱/TTX-适配体/TTX体系的荧光强度与河豚毒素浓度在0nM～500nM范围呈良好的线性关系，方法的检出限为66pM，经对比，酶辅助检测河豚毒素体系在线性范围和灵敏度方面均优于免酶体系。
3.以二水合钼酸钠和硫代乙酰胺为原料采用水热自上而下方法合成MoS2纳米片，以小檗碱为荧光探针构建了基于MoS2纳米片辅助信号放大策略免标记荧光核酸适配体传感器并将其用于荧光及荧光各向异性双信号输出检测小分子三磷酸腺苷(ATP)。ATP与其适配体特异性结合后引起适配体链由自由卷曲态异构为G-四链体结构，小檗碱与单链寡核苷酸和G-四链体结构之间的作用差异引起体系荧光强度的变化，但由于小檗碱与ATP-核酸适配体非特异性结合引起的背景干扰较大，建立的小檗碱/ATP-适配体/ATP体系检测ATP灵敏度降低，在上述体系中加入MoS2纳米片后，可明显的减小背景干扰增大检测信号，提高检测灵敏度，以此构建了小檗碱/ATP-适配体/MoS2检测体系用于ATP的高选择性、高灵敏检测，在最佳的实验条件下得到ATP的线性范围为0.1μM～38.0μM(荧光法)与0.06μM～45.0μM(荧光各向异性)，检出限为42.0nM(荧光法)与20.8nM(荧光各向异性)，同时，加标回收实验表明ATP在血清样品中回收率为94.8%～106.8%(荧光法)与93.2%～108.5%(荧光各向异性)。
4.构建了一种以小檗碱为荧光探针链杂交反应协同MoS2辅助信号放大策略的免标记荧光核酸适配体传感体系并将其用于卡那霉素超灵敏检测。在小檗碱/卡那霉素-适配体/MoS2体系中加入卡那霉素后，卡那霉素适配体转换为颈环双链结构并触发了链杂交反应，形成了一个长缺口的双链结构，该结构远离MoS2纳米片表面，体系表现出较强的荧光信号，在不存在卡那霉素的条件下，结合小檗碱的核酸适配体与MoS2纳米片的π-π堆积作用，使其被充分吸附在MoS2纳米片表面，猝灭了体系的荧光信号，基于卡那霉素加入前后体系荧光强度的变化，构建了该传感体系，在最佳的实验条件下得到卡那霉素的线性范围为0.1pM～900pM，检出限为0.06pM，加标回收实验表明卡那霉素在牛奶样品中加标回收率为96.9%～106.7%。
5.以小檗碱为荧光探针构建一种基于i-motifDNA结构调制三重信号输出的DNA逻辑门用于Ag+及半胱氨酸(Cys)的灵敏分析检测，该检测体系的建立是基于Ag+与Ag+核酸适配体特异性结合，形成稳定的i-motifC-Ag+-C结构，在小檗碱/C-Ag+-C的体系中引入Cys后，由于Cys与Ag+可以形成稳定的Cys/Ag+络合物，导致Ag+从C-Ag+-C双链结构中游离出来体系的荧光猝灭，以Ag+和Cys为信号输入，荧光强度、荧光各向异性及荧光寿命为信号输出首次构建了简便、快速、灵敏的三重信号输出DNA逻辑门，在最佳的实验条件下得到Ag+与Cys的线性范围分别为0μM～264.5μM与0μM～70μM，检出限分别为79nM(3σ/κ)与30nM(3σ/κ)，同时，加标回收实验表明Ag+在水体和血清样品中加标回收率为94.2%～105.3%。