近年来，随着公众环境保护意识的增强以及对环境与人体健康关系的深入了解，环境污染所引起的人群健康效应与生态系统健康问题已引起众多学者的广泛关注。为保证人体健康，一方面对于环境污染采取源头防治与综合治理等措施，另一方面则是对于疾病的早期发现与早期治疗。人体中许多生物分子在调控各项生命活动中起着至关重要的作用，揭示生物分子在细胞，器官，组织，活体等多层次复杂体系中的变异，变性或浓度异常等变化规律，可以为全面了解生物体的整体表现，行为与健康提供基础数据和理论支持，因此对于生物分子的检测有着十分重要的意义。目前临床中使用的检测方法过程复杂，成本高昂，荧光生物传感器的出现与发展则为疾病的早期检测提供了新的有效路径。由于疾病早期检测的要求高且生物环境十分复杂，发展灵敏度高、选择性好，快速简单，成本低廉的荧光生物传感器成为目前的研究重点。本论文利用纳米功能材料降低背景值同时结合信号放大策略，设计构建了超灵敏和高选择性的荧光生物传感器，并将其应用于生物分子检测，为一些疾病的早期诊断提供了新的途径。主要研究内容为以下三个方面：
　　(1)我们在已有报道的基础上采用一锅法合成氨基功能化硅量子点，并探究合成过程中各种因素对于产物光学性质的影响。通过一系列的表征可知合成的硅量子点表面带正电荷，且为氨基化修饰硅量子点，具有激发依赖荧光特性。
　　(2)基于氨基功能化硅量子点(Si QDs)与二维超薄羟基氧化铁纳米片(δ-FeOOH)复合体系，构建新型低背景荧光生物传感平台，用于生物分子的超灵敏高选择性检测。以透明质酸酶(HAase)作为目标模型进行机理验证，经由透明质酸修饰的羟基氧化铁纳米片(HA-δ-FeOOH)表面带负电，通过静电自组装与表面带正电的氨基化硅量子点形成了硅量子点/透明质酸-羟基氧化铁纳米片(SiQDs/HA-δ-FeOOH)复合物。当体系中引入透明质酸酶时，透明质酸被分解从而硅量子点从复合体系中被释放，复合体系表现出明显的荧光信号恢复。试验结果表明，在优化条件下，该方法在透明质酸酶浓度范围为0.1-12ng/mL时具有良好的线性响应，透明质酸酶的最低检测限为0.02ng/mL(基于3σ/S)，该结果比大多数报道的荧光生物传感器的检出限低3个数量级。此外，这种新型生物传感器已经应用于实际尿样的研究，且检测结果与临床试验结果一致。
　　(3)基于二维超薄羟基氧化铁纳米片结合核酸外切酶(ExoⅢ)辅助的循环信号放大技术，构建了新型低背景荧光核酸检测平台。由于羟基氧化铁纳米片对于单链DNA(ssDNA)具有很强的结合能力，染料标记的单链探针DNA(probe ssDNA)与羟基氧化铁纳米片结合后因发生荧光共振能量转移(FRET)而被猝灭。利用羟基氧化铁纳米片具有铁磁性这一特点，可将背景信号从传感体系中分离，从而达到降低体系背景值的目的。在体系中加入单链目标DNA(target ssDNA)后，单链目标DNA与染料标记的单链探针DNA之间形成双链DNA(dsDNA)复合物。在体系中加入核酸外切酶后，双链DNA复合物中染料标记的探针DNA链将被核酸外切酶由3′末端逐步水解成短片段，由于羟基氧化铁纳米片与短片段间结合力较弱，染料被释放从而荧光信号得到恢复。利用羟基氧化铁纳米片的超强荧光猝灭能力和核酸外切酶辅助的目标循环信号扩增策略，该传感器对丙型肝炎病毒DNA表现出良好的选择性，最低检测限可达10pm。通过简单地改变染料标记的ssDNA序列，该传感平台可以发展成为一种通用的DNA传感平台，用于便捷灵敏的检测不同目标DNA。