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恶性肿瘤是一种对人类生命威胁性极大的高危性疾病,其发病率和死亡人数都在逐年升高。肿瘤标志物对于肿瘤的早期诊断、鉴别诊断、疗效观察、复发监测和预后评估具有重要的参考价值,但目前临床使用的各类对肿瘤标志物的测定方法仍有一定局限性。生物传感器是利用生物活性物质作为识别元件,将识别到的靶标通过转换元件输出信号,达到检测目的的装置,它具有简便、高灵敏、高特异等优点,其中,光学生物传感器是运用最多的一种。等温扩增技术是一种在简单条件下可实现的可控的核酸扩增技术,有着高效、低价、简单、精确、快速等优点,可弥补已有的核酸扩增方法的一些缺陷。纳米材料因其独特的光学、稳定性、磁性、导电等特性,为生物传感的发展提供了新工具。本论文主要基于等温扩增和新型纳米材料,结合目前已开发的生物传感器的不足和临床检验诊断学的实际发展需求,构建了一系列高效、简单的光学生物传感新策略并应用于基因点突变、循环肿瘤细胞和特定核酸序列高灵敏、高特异性的检测,为临床肿瘤标志物的检测和生物传感器的研究提供了有力支持。主要研究内容如下:1.基于错配连接反应触发的级联链置换扩增反应构建的比色生物传感器用于PIK3CA基因点突变的检测低丰度肿瘤相关基因点突变高灵敏检测新方法的建立对肿瘤的早期诊断和个体化用药具有重要意义。在本研究中,我们将错配连接反应触发的级联链置换扩增反应（SDA）与G-四联体/Hemin DNAzymes催化反应相结合,提出了一种新型比色生物传感策略,用于灵敏、特异地检测PIK3CAH1047R基因点突变。在此工作中,我们对检测探针的错配碱基类型和突变互补位置进行了详细探讨,获得了对PIK3CAH1047R基因点突变检测的优越能力。错配连接反应可选择性地触发下游级联SDA产生大量的G-四联体序列,随后,大量的G-四联体与Hemin结合形成G-四联体/Hemin DNAzymes,催化底物产生比色信号实现对靶基因点突变的高灵敏检测。基于这种错配连接反应触发的级联SDA,所开发的策略展示出了对点突变良好的区分能力和信号放大效率。本工作中开发的生物传感策略可以检测到低至0.2%的PIK3CAH1047R突变。此外,本生物传感策略可用于分析添加到人类血清样本中的低丰度点突变基因。因此,这种比色生物传感器可能成为遗传分析和临床分子诊断的潜在替代工具。2.基于适配体修饰的磁珠和碳量子点/羟基氧化钴纳米片构建的新型三明治样荧光细胞传感器用于循环肿瘤细胞的检测作为“肿瘤液体活检”的一部分,循环肿瘤细胞（CTCs）中包含了大量的肿瘤信息,所以,高灵敏地检测CTCs对临床诊断和肿瘤治疗有很大帮助。本研究运用适体修饰的磁珠（Apt@MBs）和碳量子点/氢氧化钴纳米片信号系统（CDs/CoOOH）开发了一种新型细胞传感器,用于超灵敏和特异性检测CTCs。首先,将氨基功能化的磁珠（MBs）与羧基修饰的MUC1适体（Apt）交联得到Apt@MBs。然后,将叶酸（FA）功能化的碳量子点（FA@CDs）组装到羟基氧化钴纳米片（CoOOH）上,得到荧光信号淬灭状态的FA@CDs/CoOOH。在检测系统中,Apt@MBs特异性识别并富集靶MCF-7细胞,形成Apt@MBs/MCF-7细胞复合物,随后,此复合物再与FA@CDs/CoOOH结合得到三明治样Apt@MBs/MCF-7细胞/FA@CDs/CoOOH复合物。最后,加入抗坏血酸（AA）可分解CoOOH释放CDs,大量CDs的荧光作为有效的信号输出。所开发的细胞传感器对MCF-7细胞的线性检测范围为10105 cell/m L,检测限（LOD）为5 cell/m L,这是由于Apt@MBs特异性的识别能力和有效的富集能力以及FA@CDs/CoOOH很好的抗干扰能力和信号放大能力。最重要的是,该细胞传感器可成功地将MCF-7细胞从白细胞样本中检测出来,展示出在超灵敏CTCs检测中潜在的临床应用价值。3.基于等温扩增和羟基氧钴纳米片/量子点双重信号放大策略的新型生物传感器用于PML/RARα融合基因的检测通过结合三链DNA杂交触发的链置换扩增（tri-HT SDA）和氢氧钴纳米片/量子点（CoOOH/QD）纳米材料放大,我们开发了一种检测PML/RARα融合基因（P/R）的新型生物传感器。我们首次使用等温扩增和纳米材料扩增两种方法相结合对特异性DNA序列进行检测。首先,将QD组装到CoOOH上得到CoOOH/QD,用PEI修饰CoOOH/QD后得到PEI/CoOOH/QD,然后,在PEI上修饰连接探针（LP）,最后,PEI/CoOOH/QD通过LP连接到Fe3O4/Au上,形成Fe3O4/Au@LP@PEI/CoOOH/QD信号系统。在检测系统中,两条检测探针可以识别P/R,形成三链DNA杂交结构,而后触发下游SDA。然后,通过连续的链置换延伸和剪切,获得了大量的tri-HT SDA产物（DNAzymes）。随后,得到的DNAzymes可以与LP杂交并将其裂解,释放出Fe3O4/Au@LP@PEI/CoOOH/QD中的PEI/CoOOH/QD到体系上清液中。最后,抗坏血酸分解CoOOH释放QD,从而产生有效的信号输出。由于tri-HT SDA特异性的识别功能及高效的扩增能力和CoOOH/QD良好的抗干扰性和较强的信号放大能力,该生物传感器在P/R检测中具有较宽的线性检测范围（10 fM10 nM）和较低的LOD（5.50 f M）,在临床工作中对特异性DNA序列的灵敏检测具有一定的应用潜力。