生物标志物是指在正常生理或病理过程中可以客观测定和评价的特征性指标,可用于疾病的诊断和分类、发展进程的监测、疾病疗效评估、药物开发和个体化治疗方案的制定等多个方面。生物标志物的检测分析不论是对于基础生物学研究还是临床检验都至关重要。近年来,除了已经得到广泛应用的酶联免疫吸附试验（enzyme linked immunosorbent assay,ELISA）、聚合酶链式反应（polymerase chain reaction,PCR）等技术,涌现出了许多基于不同生物传感技术的生化分析新方法。尽管这些方法取得了较好的检测效果,然而,针对不同的生物学应用和临床检验需求,仍然亟待发展更多、更好的生化分析方法。Zeta电位是一种常用于表征分散纳米颗粒的稳定性和表面特性的参数,能够灵敏地反映纳米颗粒表面电荷的改变,有可能成为生物分子定量分析的工具。此外,zeta电位技术还具有方便快速、无需标记的优点。虽然这项技术具有诸多的优势,但将其应用于生物传感的研究以及在生化分析中的应用还鲜有报道。这主要是因为纳米颗粒容易与复杂样本中的蛋白质等杂质发生相互作用,杂质的吸附会干扰纳米颗粒对靶标的识别,掩蔽信号。同时,溶液中分散的纳米颗粒本身往往是带电的,会造成较高的背景,而改变其表面带电性可能会严重影响检测体系的稳定性,导致测定结果不可信。因此,本论文设计了两性离子的脂质双层包被的磁纳米颗粒,巧妙地解决了上述问题,并且针对核酸和蛋白质两类生物标志物成功构建了基于zeta电位技术的均相、高灵敏的传感平台。具体内容如下:1.防污纳米颗粒的构建及其在核酸的高灵敏检测中的应用在论文本部分工作中,我们首先构建了一个防污纳米颗粒,它由三部分组成,即磁纳米颗粒核心、包裹在外的二油酰基卵磷脂（1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine,DOPC）双层和通过胆固醇基团插入脂双层中的肽核酸（peptide nucleic acid,PNA）。该纳米颗粒兼具靶标识别和磁分离的功能,并能够很好地抵抗复杂生物样本中蛋白质的非特异性吸附。同时,呈电中性的DOPC外壳及PNA有效屏蔽了磁纳米颗粒本身带有的负电荷,降低了背景。将构建的纳米颗粒与待测溶液孵育,当溶液中存在靶标核酸时,能够被PNA识别,结合到该纳米颗粒上。由于核酸分子带有大量的负电荷,能够引起纳米颗粒表面电荷的显著改变,从而可以通过测定zeta电位进行核酸定量。另外,结合催化发夹组装的信号放大技术,能够进一步提高我们的传感方法的灵敏度,检测限可达12.5 f M。我们的方法简便灵敏,并且成功实现了复杂基质中核酸分子的一步检测,展现了zeta电位技术在生化分析领域的广阔应用前景。2.靶标触发的两种功能化纳米颗粒的疏水组装用于蛋白质的均相检测在论文本部分工作中,我们构建了两种功能化的纳米颗粒,即具有良好防污性能的DOPC脂质外壳包被的磁纳米颗粒（antifouling nanoparticles,ANPs）,以及修饰有包含靶蛋白（以干扰素-γ为例）核酸适体序列的DNA发夹的金纳米颗粒（gold nanoparticles,GNPs）。同时,在DNA发夹末端标记了胆固醇基团,由于发夹构象的限制,胆固醇朝向金纳米颗粒表面,位阻效应使其无法与ANPs发生相互作用。待测溶液中若有干扰素-γ时,该靶标能够与适体结合,打开发夹,将封闭在内部的胆固醇暴露在溶液中,从而可以借助疏水作用结合到ANPs的表面。携带有许多核酸分子和小分子有机酸的GNPs带有大量的负电荷,能够引起ANPs表面电荷的明显的变化,因此即使对于较低浓度的靶蛋白也能产生zeta电位的响应。与此同时,吸附GNPs的ANPs溶液会呈现红色,因此当靶蛋白浓度较高时,能够实现裸眼检测。本部分研究工作利用了高效的疏水作用介导的纳米颗粒组装,从而实现了复杂样本中蛋白质的快速简便、双信号、宽范围的均相检测,在生物医学研究及临床检验中具有很好的应用前景。