生物分子结构或浓度的异常变化往往是导致生命体变异和传染疾病的源头,而缺乏有效的前期诊断则是造成各类疾病肆意蔓延的主要原因。随着生物技术和纳米科学的不断发展,基于纳米材料构筑的生物分子测试系统已成为相关领域的研究热点之一。利用纳米孔道的机械强度高、形貌和表面功能化多样性、以及与生物分子和其活动区域相似的尺度和维度,本文设计和开发了具有多灵敏度和选择性的生物测试器件。主要包括以下两个方面:1.在阳极氧化铝(AAO)纳米孔道内可控修饰单分散性的金纳米颗粒(Au NP),实现了多维度纳米材料有效可控的复合。采用具有粘附性和还原性的聚多巴胺为桥联剂,在三维AAO纳米孔道内壁上修饰单分散的零维Au NP。同时,通过调节盐酸溶液浓度、聚多巴胺溶液浓度、环境温度、真空抽滤时间和氧化还原反应时间等实验条件,成功地调节和控制了AAO孔道内表面附着的金纳米颗粒的尺寸(30-80 nm)和分布密度(109-1012 m-2)。Au NPs的尺寸和数量密度的变化会对孔道内Au NPs总的表面积和体积产生影响,从而调控了DNA分子在孔道内修饰的接枝密度和数量以及AAO孔道内部的空间位阻,即Au NP尺寸越大、数量密度越高,纳米孔道的空间位阻越大。2.基于锥形纳米孔道构筑的葡萄糖等生物分子的有效测试体系。采用重离子轰击和单向化学刻蚀相结合的方法,在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜上制备出锥形纳米孔道。然后在其小孔端修饰带氨基的“桥联”分子以及测试的DNA、葡萄糖和前列腺特异性抗原蛋白等分子。同时,还引入了TPEDB分子优化该体系测试葡萄糖分子的准确度和特异性。该测试体系不仅可以准确的测试葡萄糖(最小响应信号浓度值1 p M)分子,且突出了正负压跨膜电流整流比在生物测试中的应用。