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重金属离子普遍存在于我们的生活环境中。随着人类工业化进程的加剧，环境中重金属的含量不断增加，导致环境质量下降。重金属污染已对人类生存环境造成了极大威胁，大部分重金属离子有毒且难以被生物降解，可以通过生物链的累积作用进入人体，严重威胁着人类的身体健康。铅离子和汞离子是我国污染最为严重的两种重金属离子，主要来源于工业污染，比如造纸、电池、冶金等行业的生产以及矿物燃料的燃烧。因此，发展简单、快捷、灵敏的重金属离子检测方法对控制环境污染、保护人类健康具有极为重要的意义。生物传感器是以生物分子为识别载体并与信号转换器和信号放大装置相结合，可用于检测各种生物化学物质。核酸探针具有性能稳定、易于化学合成与修饰等优点，在医药、环境、食品等众多领域的重金属分析检测中，具有极其广阔的应用前景。 本论文主要利用功能性核酸可特异性识别某些重金属离子的原理，结合生物芯片与层析试纸的检测平台，构建了多种用于检测重金属铅离子以及汞离子的生物传感器，主要内容如下: (1)研制了一种基于脱氧核酶的铅离子荧光检测传感器，利用对铅离子具有特异性识别作用的脱氧核糖酶8-17DNAzyme，在铅离子存在的情况下酶链催化底物链发生断裂芯片上点阵的荧光强度减弱，从而实现对铅离子的定量检测。该传感器检测区间为1nmol/L至1mmol/L，并对其他常见重金属离子有良好的选择性。 (2)研制了两种基于寡核酸链的汞离子检测传感器，分别采用荧光减弱型芯片以及荧光增强型芯片的信号输出方式，实现对汞离子的高灵敏、高特异检测。两种传感器都是基于汞离子诱导T-T错配，引发芯片上两个相邻的胸腺嘧啶核苷酸链的协同结合，使得已经与胸腺嘧啶核苷酸链杂交的寡核酸链从芯片表面释放，导致芯片表面点阵的荧光信号发生改变。两种传感器都对汞离子检测显示出良好的选择性和较高的灵敏度，其中荧光减弱型汞离子检测芯片的检测限为3.6nmol/L，荧光增强型汞离子检测芯片的检测限为8.6nmol/L，均低于美国环保局规定的饮用水中汞离子含量标准（10nmol/L，2ppb）。 (3)基于汞离子（Hg2+）能特异性地与两个胸腺嘧啶碱基(T)共价结合，介导T-T错配形成稳定的T-Hg2+-T结构这一原理，发展了一种可检测水溶液中汞离子浓度的层析试纸条。试纸条包含一条控制线C以及两条检测线T1、T2，检测结果在5分钟内显示，裸眼可见灵敏度约为100nmol/L，金标条阅读仪分析结果在10n-10μmol/L范围内具有较好的线性关系，对常见二价重金属离子具有良好的选择性。