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唾液酸是一组具有9碳骨架的酸性单糖,自然界中发现了50多种结构多样的唾液酸,其中N-乙酰神经氨酸（Neu5Ac）、N-羟乙酰神经氨酸、去氨基神经氨酸和神经氨酸是最常见的唾液酸,广泛存在于哺乳动物细胞和微生物的聚糖中。细胞间通讯、细胞间相互作用、免疫应答、微生物感染等多种生物过程与唾液酸和唾液酸聚糖的结构和表达水平密切相关,因此对其结构鉴定和定量分析具有非常重要的作用。然而,高效阴离子交换色谱、质谱法、高效液相色谱和流式细胞术等传统检测方法具有一定的局限性,本文利用适配体和量子点（QDs）的优良特性开发了基于适配体和QDs的多种生物传感器用于高灵敏度地检测唾液酸相关生物标志物。研究内容如下:1.利用磁珠筛选法（MB-SELEX）筛选小分子靶标适配体的优势,构建了基于ds DNA文库固定化MB-SELEX的平台用于聚唾液酸（PSA）、唾液酸化路易斯酸x（SLex）和6’-唾液酸乳糖（6’-SL）的适配体筛选。经过多轮筛选和高通量测序后获得大量的候选ss DNA适配体。利用DNAMAN软件将候选适配体进行同源比对,依据吉布斯自由能和序列重复数等参数从中挑选出代表序列用于亲和力和特异性表征。通过亲和力和特异性验证最终确定79核苷酸长度的序列PSA-Apt3(Kd=114.0 nmol·L-1)、79核苷酸长度的序列SL-Apt9(Kd=152.3 nmol·L-1)与80核苷酸长度的序列SLex-Apt2(Kd=23.01 nmol·L-1)分别为PSA、6’-SL与SLex的最佳候选适配体序列。2.基于结构预测对筛选获得的适配体序列进行系统地截短优化。将筛选获得的PSA和6’-SL适配体进行分子对接与截短优化实验,建立靶标与适配体的3D模型,通过分子模拟对接预测适配体与靶标的结合位点,再根据结合位点设计适配体截短后的保留区域。最后通过氧化石墨烯（GO）吸附法测定截短后的序列在亲和力和特异性方面的表现,确定有效的截短方案,获得了长度分别为30和12核苷酸的最优PSA截短适配体PSA-Apt3-1(Kd=282.7 nmol·L-1)与PSA-Apt3-3(Kd=277.3 nmol·L-1)以及32核苷酸的最优6’-SL截短适配体SL-Apt9-1(Kd=91.75 nmol·L-1)。此外,对截短后的PSA适配体序列进行适配体二聚体和三聚体的设计和构建,评估了其同源二聚体（PSA-Apt3-4与PSA-Apt3-5）、异源二聚体（PSA-Apt3-6、PSA-Apt3-7与PSA-Apt3-8）和三聚体（PSA-Apt3-9）适配体的亲和力与特异性,从中挑选出最佳二聚体适配体PSA-Apt3-7(Kd=80.58nmol·L-1)用于生物传感器构建。3.构建了基于Cd Se/Zn S QDs与适配体的唾液酸相关生物标志物检测方法。使用文献报道的Neu5Ac特异性RNA适配体与本论文筛选获得的PSA和6’-SL特异性ss DNA适配体分别构建了三种基于荧光共振能量转移（FRET）的荧光传感器用于对Neu5Ac、PSA与6’-SL进行检测。传感器结合了Cd Se/Zn S QDs的优良光学特性、核酸外切酶Exo III辅助循环扩增和催化发夹自组装（CHA）信号扩增技术,对靶标的检测信号进行放大。结果显示基于Cd Se/Zn S QDs的FRET体系与Exo III辅助循环扩增技术检测Neu5Ac的线性范围为0.2～12.5 pmol·L-1和12.5～1000 pmol·L-1,检出限可低至24 fmol·L-1。将该检测方法用于牛奶、血清等实际样品检测,回收率高（98.8%～104.4%）。同时,利用筛选得到的PSA适配体PSA-Apt3构建了一种基于荧光基团Cy5与Cd Se/Zn S QDs之间FRET和CHA信号扩增的荧光生物传感器用于检测PSA。该荧光生物传感器的线性范围为10pmol·L-1～1μmol·L-1,检测限为0.63 pmol·L-1,血清样品中检测回收率为98.53%～102.9%,具有检测范围宽、检测限低、抗干扰性能好等特点。利用筛选得到的DNA适配体SL-Apt9构建了一种基于荧光基团Cy5与Cd Se/Zn S QDs的FRET和CHA信号扩增的新型荧光生物传感器,用于超灵敏检测6’-SL。该生物传感器的线性范围为10～75 nmol·L-1,检测限为0.3 nmol·L-1,牛奶样品中检测回收率为92.0%～103.2%,具有信噪比高、耗时短、效率高、操作简单、检测限低等特点。以上构建的生物传感器在医学诊断和食品检测领域中具有巨大的应用潜力。4.构建了基于适配体生物量子点的唾液酸相关生物标志物检测方法。使用本文筛选的SLex ss DNA适配体以及截短优化获得的PSA与6’-SL的ss DNA适配体分别进行了三种基于适配体生物量子点的生物传感器构建。首先开发了基于适配体生物量子点和氨基苯硼酸功能化碳量子点的6’-SL荧光生物传感器。该生物传感器的线性范围为10μmol·L-1～5 mmol·L-1,检出限为0.9μmol·L-1。将其应用于牛奶样品中检测6’-SL,在最佳实验条件下,加样回收率为94.8%～105.4%。其次,构建了基于适配体生物量子点与氨基苯硼酸修饰的磁珠三明治结构的SLex荧光生物传感器。该生物传感器的线性范围为100μmol·L-1～2 mmol·L-1,检出限为32μmol·L-1。将其应用于血清样品中检测SLex,在最佳实验条件下,加样回收率为96.62%～103.75%。最后,构建了一种二聚适配体生物量子点用于细胞表面PSA成像研究。将二聚适配体PSA-Apt3-7生物量子点应用于人胚胎肾细胞293、人乳腺癌细胞468、人乳腺癌细胞231与结肠腺癌细胞CACO-2的检测,具有很好的成像效果,能够清晰地区分癌细胞与非癌细胞。本论文利用MB-SELEX筛选了PSA、SLex和6’-SL的ss DNA适配体,并基于结构预测对筛选获得的适配体序列进行了系统地截短优化研究。同时,通过QDs与适配体构建了一系列的唾液酸相关生物标志物检测方法。研究了无机量子点与生物量子点及信号扩增技术对检信号的影响,实现唾液酸相关生物标志物的高灵敏度检测。最后将构建的传感器应用于牛奶与血清样品及细胞的唾液酸相关生物标志物检测,结果表明构建的传感器在食品领域及医学成像研究等方面具有广阔的应用潜力。