表面等离子体共振(Surface plasmon resonance,SPR)是光与金属表面自由电子相互作用引起的电磁振荡,对外界折射率变化敏感,具有灵敏度高、重复性好、免标记、抗电磁干扰及实时动态监测等优点,通过对SPR传感器表面进行生化修饰,可以对特定分析物进行高分辨率和高选择性检测,被广泛应用于医学卫生、食品安全与环境检测等诸多领域。光纤SPR传感器作为一种典型的便携式光纤生物化学传感器,具有尺寸小、性价比高、易于携带等特点,可实现传感器系统的低成本、小型化和集成化,近年来发展迅速,在医疗检测、环境监测等领域展示了巨大的应用潜力。糖类是生物体重要的能源物质,参与有机体多种重要的生理活动,通过检测糖类及其衍生物可以对糖尿病、缺铁性贫血及癌症等多种疾病进行分析和诊断。硼酸能够与多种含糖物质进行特异性结合,在糖蛋白检测、癌细胞监测及药物缓释中均有重要应用,但将其用于SPR生化传感技术的相关研究和应用较少。本论文针对含糖物质检测技术发展的迫切需求,基于对已有技术特点和局限的分析,将表面等离子体共振、光纤传感、光纤器件、纳米材料及分子识别技术等进行有机融合,设计合成了多种功能性硼酸识别体系,并应用于不同类型光纤SPR传感器的生化检测分析中,实现了对糖类、糖蛋白及RNA等物质的特异性识别,推动了光纤SPR传感技术在生化检测和疾病诊断等方面的研究进展。本论文的主要工作如下:1、将硼酸分子修饰在光纤SPR传感表面,实现了中性条件下对果糖的选择性检测。目前商业化的硼酸分子通常只能在碱性条件下对糖类进行识别与检测,而大多数生物样品需要在中性条件下进行测试。通过对硼酸分子结构设计,引入B-N相互作用,实现了硼酸修饰型SPR传感器在中性条件下对糖类的选择性检测,扩展了硼酸在对糖类等小分子检测技术中的应用。2、在硼酸分子中引入长链烷基,实现了长链硼酸修饰型SPR传感器对糖蛋白的特异性检测。通过在光纤SPR传感表面修饰含有长链烷基的硼酸分子,使硼酸分子能够深入蛋白质内部与糖基化位点进行结合,提高了传感器对糖蛋白检测的灵敏度,长链硼酸修饰的光纤SPR传感器对刀豆球蛋白(ConA)的检出限低至0.29nM。对检测体系进行优化,通过牛血清白蛋白(BSA)的抗垢化处理,抑制了传感表面85%以上的非特异性吸附;利用pH=3的乙醇/PBS再生液对传感表面进行清洗,实现了硼酸修饰型SPR传感器的重复利用。3、将基于硼酸修饰的糖蛋白检测技术应用到倾斜光纤光栅(TFBG)类SPR传感器上,拓展了光纤SPR生化传感技术在光纤通信波段内的应用。对光纤TFBG-SPR传感器进行了波长调制和强度调制模式的实验测试,灵敏度分别为576.08 nm/RIU和1792.5 dB/RIU;利用该传感器实现了对糖蛋白ConA的检测,检出限为15.6nM。相比于多模光纤SPR传感器,TFBG-SPR传感器体积更小,更适于实现人体植入性检测。4、利用硼酸修饰的金纳米粒子(PBA-AuNPs)作为信号增强手段,实现了光纤SPR传感器对microRNA(miRNA)的选择性识别。miRNA作为一类非编码序列的RNA,在人体生理活动中起着重要的调节作用。由于其分子量较小,在溶液中含量低,难以利用光纤SPR传感器进行直接检测。硼酸分子能够与miRNA结构单元中五碳糖进行特异性结合,再通过金纳米粒子对检测信号进行放大,实现了光纤SPR传感器对超低浓度miRNA的选择性检测,检出限为2.7×10-13M(0.27pM)。利用PBA-AuNPs信号增强的光纤SPR技术,可识别具有不同碱基序列的RNA和DNA,该检测体系通用性强,可扩展应用到其他类型RNA的检测。我们通过研制具有特异性识别功能的硼酸识别体系并将其应用于光纤SPR生化传感器,实现了对糖类、糖蛋白及miRNA的高灵敏和高特异性识别,研究结果在硼酸分子功能化及光纤SPR生化传感技术实用化中具有一定的开创意义,对含糖物质分析、医学检测及食品检验等领域具有科学意义和应用价值。