在生物和化学分析研究领域，经常会碰到一些待测分子，其浓度比较低，并且由于种种原因无法直接进行扩增，因而导致检测无法进行。在对生物样品的分析检测方面，以肿瘤成像为例，若能够对一些微弱的肿瘤标志物信号进行有效的放大，将极大地提高对其成像诊断的效果。同样地，在化学分析方面，由于化学工业生产工艺的特点，通常需要样品中被分析物进行有效的富集和信号放大以获得更低的检测下限，用于微量分析物的检测。因此发展新的策略对检测信号进行有效的放大，是生物和化学分析领域重要的研究方向之一。本课题研究共可分为两大部分:　　第一部分:以铁蛋白为模型，研究了通过生物活性分子对铁蛋白进行多功能化修饰，并以此为基础构建了一对具有信号放大效应的系统纳米粒子，其中“信号纳米粒子”能够将细胞表面有限的受体信号放大为新的标记信号，随后“检测纳米粒子”能够以该信号分子为新的靶标进行靶向富集。最终，我们研究了该信号放大策略在肿瘤成像方面的应用。该部分分为三个章节:　　(1)我们通过混合复性的方法，成功制备了一种多功能化的铁蛋白EGF/eGFP-(G4S)3-FTH1。实验结果表明，EGF/eGFP-(G4S)3-FTH1具有正确的中空笼状结构，其直径为11.9nm。该蛋白是由EGF-FTH1亚基和eGFP-(G4S)3-FTH1亚基共同组成的单一蛋白，两种亚基比例约为5.7∶4。修饰后的EGF和eGFP均呈现在其表面，并且具有良好的靶向EGFR活性和荧光活性。此外，我们还首次通过分子动力学模拟的方法，在分子层面上揭示了eGFP-(G4S)3-FTH1亚基对整个蛋白自组装过程的不利影响。本研究所得到的EGF/eGFP-(G4S)3-FTH1蛋白既能够靶向EGFR高表达细胞，又能利用eGFP对自身进行示踪，有望用于肿瘤细胞的诊断成像。这些该研究提供了一种铁蛋白多功能化修饰的方法，同时还提供了一种通过分子动力学方法进行对自组装体蛋白表面修饰对结构稳定性研究的思路，拓展了自组装蛋白在纳米生物医学领域应用的应用与发展。　　(2)通过设计并进行铁蛋白的表面修饰，能够实现铁蛋白纳米粒子间的相互作用，而这种存在相互作用的“系统纳米粒子”是我们实现信号放大策略的基础。本章在第一章工作的基础上，设计和构建了一对具有“靶向/聚集”特性的系统性铁蛋白纳米粒子。透射电子显微镜和凝胶电泳结果显示，“靶向纳米粒子”RGD/HSA-FTH1和“聚集纳米粒子”mSA-FTH1/FTH1具有正确的特征性笼状结构并由两种铁蛋白亚基组成。荧光显微镜和流式细胞分析的结果显示，RGD/HSA-FTH1能够通过RGD特异性地与U87MG细胞结合。经过计算可知，每摩尔纳米粒子能够载有40摩尔的生物素(biotin)分子;同时，蛋白印迹结果说明了mSA-FTH1/FTH1能够识别biotin并与之结合。这样一对纳米粒子的制备，为以铁蛋白为基础的纳米粒子在系统生物医学领域的研究和发展打下了重要的基础。　　(3)本研究基于上述信号放大策略和系统纳米粒子的思想，构建了一对信号蛋白EGF/HSA-FTH1-biotin和检测蛋白mSA-FTH1/FTH1。透射电子显微镜和凝胶电泳结果显示，这两种蛋白均具有正确的特征性笼状结构并由两种铁蛋白亚基组成。荧光显微镜和流式细胞分析结果证明，信号蛋白EGF/HSA-FTH1-biotin能够与表达EGFR的肿瘤细胞结合，并将细胞受体信号放大为biotin信号，从而使更多的检测蛋白mSA-FTH1/FTH1与细胞结合。流式细胞分析数据显示，在表达EGFR的细胞模型上，与无放大作用的EGF/HSA-FTH1蛋白相比，我们的放大策略能够获得2.07-17.04倍的细胞结合荧光信号。对小鼠模型的活体成像分析说明，荷瘤小鼠肿瘤部位的荧光信号提高了约147％。因此，这种信号放大策略能够有效地放大靶信号，增加纳米粒子在肿瘤的富集，提高肿瘤的成像效果。　　第二部分:以生化分析检测中常用的高效液相色谱技术为主要研究对象，着重研究了高效液相色谱样品前处理技术对被分析物的富集，探索了信号放大策略在色谱分析检测方面的应用。该部分分为两个章节:　　(1)4，5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮(DCOIT)是一种生物合成抑制剂，对真菌、细菌有很强的杀灭能力。作为一种环境友好的除菌剂，DCOIT在水产养殖药物、船舶防污涂料等领域得到了广泛的应用。但是DCOIT也具有一定的毒性，人类食用后会对身体造成严重危害。然而，由于DCOIT不溶于水，其在海水中的含量极低，难以直接通过HPLC对海水中的DCOIT分析检测。因此，本研究建立了一种通过C18修饰的磁性纳米粒子对海水样品进行前处理的方法，能够对样品中的DCOIT进行20倍富集，有效放大其检测信号，得到低于现有技术的检测限3.8×10-8 mol/L，并最终实现了对加入1.0×10-7 mol/L DCOIT标准溶液的海水样品的检测，RSD值为3.3％，回收率91％。(2)3，4-二氟苯腈是一种重要的中间体，目前主要是通过相转移催化，以3，4-二氯苯腈作为原料来制备，因此在该反应产物中，通常含有微量的3，4-二氯苯腈。本研究建立了一种固相萃取—高效液相色谱联用的定量分析方法，对3，4-二氯苯腈和3，4-二氟苯腈进行测定。本研究采用C18色谱柱为分离柱，70％甲醇水溶液作为流动相;同时设定210nm的紫外检测波长，能够实现同时对反应液中这两种物质进行检测。其中3，4-二氟苯腈的最低检出浓度分别为0.04μ g/mL，同时3，4-二氯苯腈的最低检出浓度为0.03μg/mL，两种物质的线性范围分别为0.1～500和0.1～100μg/mL，该方法的回收率为92％～106％，相对标准偏差(RSD)1.0％～2.5％。此外，本研究还进一步研究了通过C18 SPE小柱对微量3，4-二氯苯腈进行富集的方法，实现了对3，4-二氟苯腈产品粗品中微量的3，4-二氯苯腈的含量分析。通过该方法对自制的3，4-二氟苯腈样品进行检测发现，3，4-二氯苯腈含量0.2％，加标回收率97％。