生物分子是人体重要的组成部分,它们的含量与人体健康息息相关。如葡萄糖含量可用于判断是否患有糖尿病,肺癌患者尿液中腺苷的含量明显高于正常人,凝血酶的含量与阿尔兹海默症和血栓的形成有关。目前,对于生物分子常用的检测方法有气相色谱法、高效液相色谱法、表面增强拉曼光谱法、电化学分析法、荧光法、比色法等。尽管这些检测方法可靠且灵敏,但都涉及到了专用的分析仪器,有些操作繁琐、过程复杂且需要专业人员、有些传感界面不稳定、存在背景信号干扰等问题。近年来,以二维光子晶体水凝胶作为传感平台,通过识别分子与目标分子的特异性结合驱动光子晶体微球间距变化,通过简单的测量德拜衍射环直径获知微球间距变化,实现了对不同生物分子的检测。本论文以二维光子晶体水凝胶为传感平台,通过修饰特异性适配体,利用适配体与生物分子的选择性键合作用,驱动水凝胶发生体积相转变,进而改变光子晶体的微球间距。二维光子晶体具有德拜衍射光学效应,微球间距变化会引起德拜衍射环直径的变化。因此,通过简单的监测二维光子晶体水凝胶与目标分子作用前后的德拜衍射环直径,获知微球间距变化,从而实现对目标分子的精准检测。主要研究内容包括:1.制备了腺苷敏感的二维光子晶体水凝胶适配体传感器,实现了胎牛血清和肺癌患者尿液中腺苷的精准检测。依次通过“针尖端流法”、“三明治法”及化学修饰法制备了腺苷敏感的聚苯乙烯-聚（丙烯酸-丙烯酰胺）二维光子晶体水凝胶适配体传感器。适配体与腺苷的特异性键合使适配体从单链拉伸构象转变为发夹结构,导致水凝胶体积收缩,二维光子晶体的微球间距减小。优化后的传感器可在0.1 n M-1.0m M的浓度范围内线性检测腺苷,最低检测限为0.09 n M。该水凝胶薄膜对腺苷具有良好的选择性。通过腺苷脱氨酶的处理可再次激活传感器,使其能够重复使用。所制传感器成功用于胎牛血清和肺癌患者尿液中腺苷的检测,为构筑其他生物分子适配体传感器提供了新的方法。2.通过修饰两条部分碱基互补的DNA适配体构筑了凝血酶敏感的聚苯乙烯-聚（丙烯酰胺-丙烯酸）二维光子晶体水凝胶传感器。适配体之一能够与凝血酶分子特异性键合,打开互补部分,导致水凝胶交联密度降低;此外,凝血酶分子与适配体的结合被引入水凝胶传感薄膜中,增加了水凝胶的混合自由能。交联密度的降低和混合自由能的增加均使水凝胶发生膨胀,导致嵌入水凝胶网络的二维光子晶体微球间距增大。优化的传感器检测凝血酶微球间距增大可达132.3±4.6 nm,且微球间距的增加值与凝血酶浓度在1-500 n M的范围内呈线性变化,最低检测限0.64 n M。该传感器对凝血酶具有良好的选择性,且已成功用于检测人血清中的凝血酶,为设计构筑蛋白酶敏感的生物传感器提供了新思路。3.构筑了一种双氨基终端适配体修饰的聚苯乙烯-聚（丙烯酰胺-丙烯酸-N-叔丁基丙烯酰胺）二维光子晶体水凝胶传感器,实现了精准检测溶菌酶,并应用于血清中溶菌酶的检测。所选择的适配体与溶菌酶特异性键合,适配体从单链拉伸构象变成G-四链体结构,水凝胶收缩;此外,该水凝胶传感器上的羧基负离子与带正电荷的溶菌酶结合,而疏水基N-叔丁基与溶菌酶的疏水残基之间相互作用,在多因素诱导下水凝胶交联密度增加,导致水凝胶收缩。研究了微球粒径对传感器检测性能的影响。结果表明,对于收缩型水凝胶传感器,较大粒径的光子晶体微球制备的传感器具有更高的检测灵敏度。优化的二维光子晶体适配体传感器的微球间距减小值最大可达335.1±3.5 nm,且与溶菌酶浓度在10-100 n M之间呈线性关系,最低检测限0.18n M。该传感器对溶菌酶的检测表现出良好的抗干扰性和选择性。所构筑的二维光子晶体水凝胶适配体传感器成功应用于血清中溶菌酶浓度的检测,最终实现了对溶菌酶的高灵敏精准检测。本论文基于二维光子晶体的德拜衍射效应和水凝胶的体积相转变特性,以适配体作为特异性识别分子,构筑了生物分子敏感的二维光子晶体水凝胶适配体传感器。利用适配体与生物分子的特异性键合作用,驱动水凝胶发生体积相转变,改变光子晶体微球间距。通过监测二维光子晶体的德拜衍射环直径获知微球间距变化,实现对腺苷、凝血酶和溶菌酶等生物分子的简便高灵敏检测,为设计和开发便携式生物传感器及家用试剂盒提供了新策略。