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当前,食品和环境中往往存在多种有机和无机化学污染物对人体健康构成严重威胁,常见的化学污染物有抗生素、激素、天然毒素、重金属离子,农药残留等。因此需要发展一种同时快速检测同一样品中不同类型的化学污染物的方法。基于化学污染物在食品和环境样品中的含量较低（<μg/kg）和基质干扰严重等问题,本论文提出了一种使用核酸适配体编码探针作为信号转换和DNA信号扩增策略作为信号放大的生物传感器与高通量快速的微流控芯片平台相结合用于食品及环境样品中多种化学污染物（卡那霉素,雌二醇,以及重金属离子）同时快速,高灵敏地以及特异性地检测,同时研究了该传感器的分析性能以及分析原理。相比于传统的仪器分析方法,该方法具有成本低,操作简单的特点;与电化学、荧光传感器方法相比具有高通量快速,抗基质干扰能力强,可同时检测多种类型的化学污染物的特点。本论文主要分为三部分来开展研究工作:1.一种基于微芯片结合R形探针和核酸外切酶检测卡那霉素方法将一种单链DNA（S-DNA,由卡那霉素（KANA）适配体链和含有6个碱基的无关链组成）和发夹DNA（H-DNA,和S-DNA部分互补）反应制备新型R形DNA探针（R-DNA）。将探针与卡那霉素孵育后,形成S-DNA-KANA复合物,并释放H-DNA。此外,S-DNA-KANA复合物可以由加入的核酸外切酶I（Exo-1）降解同时释放捕获的KANA使之参与目标物循环达到信号放大的目的。不同长度的DNA可以分离并转换成不同强度的荧光信号。随着反应的进行,H-DNA（IH）的荧光强度增加,R-DNA（IR）的荧光强度降低。IH/IR的信号比值与目标物浓度呈线性关系从而对KANA进行定量。它能够成功应用于牛奶和鱼类样品中的KANA检测并与酶联免疫吸附测定方法（ELISA）相比较结果一致。R-DNA探针可以通过MCE定量地将目标物的量转换为DNA信号强度而无需标记,并在均相溶液中实现核酸外切酶辅助的信号放大。这对于检测含有复杂基质的食品中抗生素残留具有重要价值。这种方法拓宽了MCE的应用领域,无需衍生化即可检测抗生素,为快速筛选食品中的抗生素残留提供了广阔的平台。2.基于微流控芯片结合编码探针修饰的搅拌棒同时检测汞和银离子本文采用两种编码发夹DNA探针（H0和H0′）修饰的搅拌棒对Hg（II）和Ag（I）进行特异性提取策略,同时结合LED诱导荧光检测器的微流控芯片电泳（MCE）进行多目标物分离检测。提取目标物采用搅拌棒以及修饰在搅拌棒上的的编码的发夹DNA探针（H0,含有C-C错配碱基;H0′含有T-T错配碱基）。Hg（II）和Ag（I）通过T-Hg-T和C-Ag-C相互作用被特异性捕获。这些复合物在核酸外切酶III（Exo III）的作用下被催化降解,酶解过程中释放的离子可以与新的编码发夹DNA结合、启动新的酶解循环反应。这个循环步骤是特定于Hg（II）和Ag（I）的存在下的第一轮放大反应。第二轮放大反应是酶降解后搅拌棒上产生的单链DNA作为催化发夹自组装反应（CHA）的引物,在溶液中存在两个发夹结构时触发催化发夹组装。这样的反应能够产生可由MCE监测的DNA双链。CHA产物的荧光强度随着目标物浓度的增加而增加,发夹DNA的荧光强度随着目标物浓度的增加而降低。信号比（IP/IR和IP′/IR′）的强度与目标物浓度成正比。使用该方法检测水、牛奶、鱼等含有多种复合基质样品的Hg（II）和Ag（I）,结果表明,该方法具有很高的特异性和灵敏度。因此,发展的基于编码探针和微流控芯片的多重检测方法是同时快速检测复杂样品中金属离子的理想方法。3.将磁性适配体探针和多支链DNA纳米结构与微芯片相结合同时检测多类化学污染物近年来,人们越来越关注于开发多种检测方法来同时监测食品中常见的多种化学污染物,如重金属离子(Pb2+、Cd2+)、抗生素（卡那霉素、氯霉素）和雌激素（雌二醇、己烯雌酚）残留。本研究首先开发了一种基于微流控芯片（MCE）的多元分析方法,结合磁性编码适配体探针,同时检测一些有机污染物（如:卡那霉素和雌二醇）和无机污染物(Pb2+)。其中,利用基于磁珠（MBs）标记三种适配体杂交双链的编码探针,对目标物进行特异性捕获,释放出单链DNA引物链。然后引物链触发多支链的核酸杂交链反应（m-HCR）形成三种类型的多支链DNA纳米结构。最后,将三种不同长度的互补链（C-DNAs）分别与纳米结构中的分支杂交,由于三种C-DNAs长度不同,可以在MCE中产生不同的MCE信号。使用C-DNAs信号的减少量对目标物进行定量。将不同目标物对应的DNA纳米结构作为放大的信号标签,可实现“一个目标对应大量C-DNA减少的信号强度”,提高了检测的灵敏度。在最佳反应条件下,该方法可以同时检测出食品中（以鱼和牛奶为例）卡那霉素、雌二醇和Pb2+,其检测限分别为0.176 pM、0.118 pM和0.129pM。此外,一块微流控芯片可以重复使用至少3000次,大大节省了使用成本。实验得到的回收率为98%105%,相对标准偏差（RSD,n=3）小于5%。将多支链DNA信号标签以及磁性编码探针与MCE相结合,不仅可以实现高通量、高灵敏度、高选择性的检测,还使得该策略具有抗基质干扰的能力。它提供了一种通用的、可回收的、高通量的检测平台,用于检测具有复杂基质的食品样品中的多类化学污染物。