光学生物传感是以光学信号选择性表达来检测体系化学、生物组分的应用技术,建立在光谱化学和光学波导与量测技术基础上的将分析对象的化学信息以吸收、反射、荧光或化学发光、折射、散射等光学性质表达的传感装置则构成了相应的光学生物传感器。光学生物传感器因其快速、灵敏、准确和高选择性等特点而得到广泛应用。纳米金颗粒是近些年着重研究的纳米材料,除了拥有表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等纳米材料的特征性质外,它优异的光学性质、电学性质以及良好的生物兼容性使其在生化分析中得到广泛应用,在基因调控、药物筛选、小分子以及蛋白质检测等方面的应用已有成熟研究。本论文即为基于纳米金而构建相应的光学生物传感器来实现对分析物的简单、快速、准确检测。1.本章我们利用目标蛋白存在与否引起的纳米金体系的不同颜色变化而建立了比色方法实现对目标蛋白的检测。特异结合蛋白能够与它的识别位点发生特异的结合作用,我们选择TATA结合蛋白作为目标蛋白,将两条单链分别标记在纳米金上,它们的杂交互补序列含有TATA结合蛋白的识别位点。杂交引起的纳米金体系由红色变成紫色的颜色变化在外切酶III（Exo III）酶切下恢复为红色,而目标蛋白存在时,会与杂交部位的识别位点结合,阻止Exo III对杂交的纳米金团聚体的酶切,体系仍为紫色,据此而实现对TATA结合蛋白的检测。结果表明,该传感器能够实现对TATA结合蛋白的灵敏检测,线性检测范围为0到120 nM,检测下限为10 nM。2.本章是基于纳米金存在状态的差异引起对表面增强拉曼散射（SERS）的不同增强效果而实现对分析物的检测。单链DNA（ssDNA）分子在纳米金表面有较高的吸附属性,能够保护纳米金颗粒使其在一定盐离子浓度下不会发生团聚,而双链DNA（dsDNA）却无此特性。当目标物存在时,与ssDNA作用,形成dsDNA或发夹结构,离开纳米金表面,此时纳米金在盐离子存在下就发生团聚。纳米金在分散和团聚的不同状态下对SERS的增强效应不同,我们以此来实现对DNA、Hg²⁺的检测。实验结果表明,该方法能够用来实现对DNA、Hg²⁺的检测,对DNA体系,其检测范围为50到300 nM,检测限为75 nM;对Hg²⁺的体系,检测范围为0到3.0μM,检测限为8 nM。3.基于纳米金对其表面附近荧光基团的猝灭作用以及目标物的存在会消除这种猝灭作用而引起的荧光值的改变来对目标物进行检测。将末端修饰有荧光基团的多肽链标记在纳米金上,该多肽含有Caspase-3蛋白酶的作用序列,因为纳米金的猝灭作用,体系的荧光值很小,当有Caspase-3存在时,它与纳米金上的多肽链作用,被酶切下的有荧光基团的末端部分远离纳米金表面,荧光值随之恢复,据此而实现对Caspase-3的体外检测。结果显示,该传感器能够实现对Caspase-3的灵敏检测,其线性检测范围为0到0.6μg/μL,检测限为0.015μg/μL。把该方法应用于活细胞内Caspase-3的检测,显示了较好的可行性。