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本论文设计了一系列对重要生物活性物种具有响应的光学传感器:设计了两种表面等离子共振传感芯片，利用激光扫描共聚焦成像表面等离子共振仪研究了其对血清中的汞离子和生物细胞检测效果;设计合成了一种可以选择性检测过氧亚硝酸根的荧光传感分子，取得了较好的检测效果。主要工作概述如下: 1.设计了一种基于特殊序列的单链DNA(ssDNA)的传感芯片，利用激光扫描共聚焦成像表面等离子共振仪(Laser Scanning ConfocalImaging-Surface Plasmon Resonance，LSCI-SPR)检测30％胎牛血清中的Hg2+。单链DNA(ssDNA)与Hg2+结合形成T-Hg2+-T复合结构，且SPR信号变化及荧光猝灭强度与Hg2+的浓度相关，不受其他金属离子的影响，其检测限为0.01 ng/mL。这个结果表明进一步提高便携式LSCI-SPR性能，利用双重效应的传感器在高灵敏、高选择性检测尤其是实时或在线检测Hg2+污染等方面，有很大的潜在应用价值。高灵敏、高选择性地 2.设计了一种叶酸修饰的SPR传感芯片，采用LSCI-SPR考察其对不同细胞的响应。通过叶酸与细胞表面的叶酸受体的作用，测得SPR信号与细胞浓度对数之间具有较好的线性关系，且荧光成像可更直观的原位实时观察其作用过程，检测限为1.0×103 cells/mL。在相同的条件下，叶酸受体表达五种不同的细胞表现出与叶酸自组装传感芯片间不同的作用强弱关系，且根据动力学曲线得到了各自的结合速率值。表明该方法在比较不同细胞表面叶酸受体的表达量和特异性识别肿瘤细胞方面具有潜在的应用价值。 3.设计合成了一种识别过氧亚硝酸根(ONOOˉ)的荧光探针分子，2-氰基-(6-二甲氨基-1-亚甲基苯硼酸频哪醇酯-2)-萘丙烯腈。该探针分子与ONOOˉ作用之后生成具有强荧光的产物，可以用来检测溶液和细胞中的ONOOˉ。该探针分子对ONOOˉ响应迅速，而其它常见的活性氧/活性氮化合物，如羟基自由基、超氧阴离子自由基等则基本不会影响探针的荧光信号，其在0.4～10μM浓度范围内可以实现ONOOˉ的定量检测，检测限为3.7×10-7 M。