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尿液是生物疾病标志物的重要来源,因为尿液易于收集,含有较少的蛋白质,而且直接反映了肾脏的病理变化。尿液分析常被用作常规的医学检查,可用于癌症,泌尿疾病等疾病的早期诊断。尿液中疾病标志物的检测方法有很多,包括色谱法,电化学法,荧光光谱和比色法等,其中比色法由于灵敏度高,操作简便,检测快速,能更好的普及基层,更符合疾病早期筛查的要求。因此比色法作为现场快速检测疾病标志物的手段大有潜力。本论文研究了纳米材料检测目标分子的原理,通过利用适配体和其他敏感分子对纳米材料的修饰,实现对目标分子的特异性检测,结合便携式比色传感系统,构建了用于检测尿液疾病标志物的多种比色传感器,包括基于适配体和金纳米颗粒（Gold nanoparticles,Au NPs）的腺苷检测系统,基于硫代苹果酸（Mercaptosuccinic acid,MSA）修饰的铜纳米簇（Copper nanocluster,Cu NCs）的葡萄糖检测系统,基于十二烷基硫酸钠（Sodium dodecyl sulfate,SDS）修饰的纳米银颗粒（Silver nanoparticles,Ag NPs）的柠檬酸检测系统,基于牛血清蛋白（Sodium dodecyl sulfate,SDS）和二硫苏糖醇（Dithiothreitol,DDT）修饰的Cu NCs的草酸检测系统,和基于联合酶法对草酸和柠檬酸的联合检测系统。本研究受到了国家自然科学基金-俄罗斯基础研究基金和浙江省重点研发项目的支持。本研究工作主要内容及创新性如下:1、提出了一种基于适配体修饰的纳米金颗粒的比色传感器设计方法,结合仿生电子眼检测仪器,实现了尿液中腺苷标志物的的快速检测开发了一种基于修饰适配体和Au NPs比色传感方法,结合构建的电子眼比色系统,检测尿液中结直肠癌疾病标志物腺苷。探究了适配体修饰物对检测的影响,具有亲和素修饰的适配体能使Au NPs在高盐溶液中更稳定,显示出更大的检测线性范围,为5.0μM到60.0μM,检测下限为0.39μM。此外,该腺苷检测方法实现了腺苷在人工尿液中的检测,通过自制的电子眼比色系统,可实现便携检测腺苷。与其他方法相比,该腺苷检测系统具有检测范围合适、成本低、操作简单、原位快速检测等优点,因此,为结直肠癌的前期筛查提供了一种可能性。2、提出了基于硫代苹果酸修饰的铜纳米簇仿生酶的传感器设计方法,实现了尿液中的葡萄糖快速和定量的检测设计了一种基于MSA-Cu NCs同时作为双氧水仿生酶和显色剂检测尿液中肾性糖尿病的标志物葡萄糖的比色方法。利用双氧水氧化断裂MSA和Cu NCs上的S-Cu配位键使铜纳米簇聚集,与其他方法相比,该方法可实现未使用其他显色剂的情况下对双氧水进行检测。通过联合葡萄糖氧化酶,可实现尿液中葡萄糖的检测,其检测范围为为0.5-5 m M,检测下限为0.12 m M。该检测方法具有成本低、操作检测、可定量检测等优点,因此,这种检测方法为尿糖检测提供了另一种可能性。3、提出了基于十二烷基硫酸钠修饰纳米银颗粒的传感器设计方法,结合便携式CD光谱检测仪器,实现了尿液中柠檬酸的快速检测开发了一种基于SDS-Ag NPs和柠檬酸对铝离子的竞争结合来检测尿液中尿结石的疾病标志物柠檬酸的简单而灵敏的比色传感器设计方法。其中SDS既作为Ag NPs的修饰剂,实现对分子的特异性结合,又作为稳定剂,避免了纳米颗粒合成过程中柠檬酸的使用。在优化了检测条件后,该方法在酶标仪和自制的便携式CD光谱仪中都具有良好的检测范围及检测下限。此外,该方法的选择性也得到验证,表明尿液中的几种常见物质对柠檬酸检测没有干扰作用。在人工尿液样本中检测具有较好的回收率。因此,基于SDS-Ag NPs检测柠檬酸的比色传感方法表现出良好的应用前景。4、提出了基于牛血清蛋白和二硫苏糖醇修饰的铜纳米簇及仿生酶的传感器设计方法,实现了尿液中草酸的检测快速检测设计了一种基于BSA-DTT-Cu NCs同时作为过氧化氢仿生酶及显色剂检测尿中尿结石标志物草酸的传感器设计方法。利用BSA和DTT修饰铜纳米簇,可实现铜纳米簇在几个月保持稳定,不同批次制备的BSA-DTT-Cu NCs其对双氧水催化效果一致。与HRP相比,BSA-DTT-Cu NCs对p H和温度的变化更不敏感,更适应环境的变化。通过优化显色剂的种类浓度,孵育时间和温度等条件,草酸的检测范围为1-12 m M,检测下限为0.32 m M。此外,该方法在检测实际样品中得到验证,证明其在实际检测中的潜力。5、设计了尿液中草酸和柠檬酸的联合检测方法,合作研制出了尿液样本的前处理及检测一体化仪器,建立了通过尿液快速筛查尿结石疾病的方法设计了一种基于仿生酶尿液中草酸和柠檬酸联合检测方法。以BSA-DTTCu NCs作为仿生过氧化物酶实现草酸检测和柠檬酸检测的互不干扰。草酸检测范围为1-12 m M,检测限为0.18 m M;柠檬酸的检测范围为0.5-2.5 m M,检测限为0.11 m M。此外,合作研制出了集自动采样、预处理、检测于一体的多功能自动分析仪,可以实现对尿液样品的提取、富集、检测等过程的自动化。建立了快速筛查尿结石疾病的方法,在同时检测的情况下,其诊断准确率达到70%,这验证了该传感系统在尿石症实际筛查中的潜力。