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生物传感平台可识别目标生物分子,通过将其浓度与可读取信号之间建立定量关系,借此实现对目标分子的检测,因而在环境监测、疾病早期诊断等领域应用广泛。目前,生物传感平台仍然面临着一些挑战,如传感器灵敏度不够高、制备过程繁琐、成本高,常常依赖大型昂贵检测仪器而使快速即时检测受限等。为了应对这些挑战,本论文利用高性能纳米材料,发展了两种新型超灵敏生物传感策略（基于核酸外切酶T7诱导目标物循环和杂交链反应双重信号放大策略;基于石墨烯/金纳米簇和核酸外切酶Ⅲ辅助目标循环的信号放大策略）,并结合廉价便携的纸基和智能手机等成功构建了三种可用于目标物即时、快速分析检测的功能化生物传感平台（基于荧光“Off-On”的纸基免疫传感平台;基于3D打印与智能手机联用的ELISA光学传感平台;基于智能手机和免疫层析试纸条联用的双功能光学传感平台）,以推进生物传感平台在生化分析检测方面的应用与发展。具体工作如下:1.构建了基于EXO T7和HCR信号放大的免标记超灵敏电化学传感器用于MicroRNA21的检测:作为重要的肿瘤标志物,MicroRNA 21的检测对于人体健康的评估和重大疾病的早期诊断具有重要意义。基于此,本章采用双重信号放大策略,构建了一种基于铜簇的超灵敏集成式电化学适配体传感平台用于对目标物microRNA21的定量检测。当目标物microRNA21存在时,电极表面可以巧妙地形成Y型树状双链DNA;以此Y型树状双链DNA为模板原位精确制备铜纳米簇用于免标记信号输出;利用核酸外切酶T7诱导目标物循环和杂交链反应进行双重信号放大,通过阳极溶出伏安法,该传感器实现了0.1 fM～10 pM浓度范围内MicroRNA21的线性定量分析,检测限低至10 aM（S/N>3）,且可以应用于人血清样品中靶标物的加标回收分析。该方法将合成和检测巧妙集成,为电化学传感检测提供了新模型。2.构建了基于石墨烯/金纳米簇和EXOⅢ信号放大的电化学生物传感器用于HIV DNA的检测:人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus,HIV）感染可引发艾滋病,因而HIV基因的超灵敏检测对于艾滋病的早期诊断至关重要。本章首次构建了基于石墨烯/金纳米簇（graphene/Au nanocluster,GR/Au NCs）的新型电化学适配体传感平台用于HIV DNA分析检测。首先,采用简单的一步超声法合成了具有高导电性、大比表面积的GR/Au NCs复合物;再将该复合物修饰在电极表面上,大量亚甲基蓝标记的捕获探针可与其高效结合,产生强的初始电流信号;待目标HIV DNA与捕获探针杂交后,核酸外切酶Ⅲ辅助目标循环实现信号放大,亚甲基蓝分子远离传感界面导致电流信号显著降低;采集相应信号变化值,即可实现目标HIV DNA在0.1 fM～100 nM浓度范围内的超灵敏检测,检测限低至30 aM（S/N=3）。该传感平台可应用于人血清样品中HIV DNA的加标回收检测,具有潜在的应用价值,并为临床艾滋病的早期诊断提供了有效途径。3.构建了基于二硫化钼和CdTe/ZnS量子点的纸基荧光免疫传感平台用于程序性细胞死亡蛋白1的即时检测:程序性细胞死亡蛋白1（Programmed death 1,PD-1）是一种重要的免疫抑制分子,它在人体内的过度表达与肿瘤、癌症等重大疾病相关,因此对其进行即时监测对于人类疾病的预防和早期诊断具有重要意义。基于此,本章将MoS2纳米片作为CdTe/ZnS量子点的荧光猝灭剂首次应用于纳米纤维纸基传感器,建立了荧光“Off-On”型纸基荧光免疫传感平台用于PD-1的即时检测。利用生物素和链霉亲和素之间的高亲和力,将CdTe/ZnS量子点与PD-1单抗组装生成抗体-量子点复合物;该复合物在MoS2纳米片修饰的纸基上发生荧光猝灭。在目标蛋白PD-1存在时,抗体-量子点复合物与目标物特异性识别并有效结合,使量子点与猝灭剂之间距离增大,抗体-量子点复合物的荧光得以恢复。通过纸基表面荧光信号强度变化,实现了对PD-1蛋白在250 pg/mL～100 ng/mL浓度范围内的快速、高灵敏、高选择性检测,检测限为85.5 pg/mL。该纸基荧光免疫传感平台无需复杂的制备过程,且纸基具有可回收和低成本的特点,为复杂样品中蛋白类生物大分子的分析检测提供了廉价的检测平台。4.构建了基于酶联免疫的便携式光学检测平台用于检测2,4-二氯苯氧乙酸:环境和生物体中的除草剂和农药残留的现场快速检测对于环境保护、食品安全和人体健康至关重要。传统的检测方法存在设备昂贵、检测周期长、程序繁琐等缺点。基于此,本章开发了一种基于智能手机的单条微孔板光学生物传感设备,用于对除草剂2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-Dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D）的快速、高效、低成本的现场检测。该便携式智能手机平台能够同时检测八个样品,具有体积小（50×100×160 mm3）和成本低（<100 RMB）等优点。通过使用两种不同的染料（甲基蓝和罗丹明B）,分别对检测平台的红色和绿色通道进行校准;与2,4-D试剂盒联用,该平台实现了对2,4-D在1～80 ppb浓度范围内的快速定量检测,并成功应用于自来水、大鼠血清、血浆和人血清等多种复杂样品中目标物的加标回收实验,回收率为93.7%～106.9%。该平台可满足环境评估和生物监测中现场、快速且低成本分析需求,具有实际应用价值。5.构建了基于智能手机的双功能免疫层析试纸条传感平台用于癌胚抗原的快速检测:作为常见的癌症标志物,癌胚抗原（carcinoembryonic antigen,CEA）在人体内的表达与多种癌症息息相关。故而,对CEA快速定量检测在临床医学上具有重要意义。基于此,本工作合成了5种多元金属Au@PtMPd NNZs,选取催化效果最佳的Au@PtPdNZs作为免疫标记物,构建了一个基于智能手机读值的双功能免疫层析试纸条传感器,用于CEA的高精度定量分析:利用3D打印技术和智能手机的图片分析功能,设计了便携式双性能光学检测平台,对CEA检测结果进行快速读值分析;利用Au@PtPdNZs的比色和催化性质,实现了对CEA的双功能分析,提高了检测结果的准确性;与Au@PtPdNZs在纸条上的直接显色特性相比,其高催化活性显著提高了免疫层析传感器的灵敏度。该双功能免疫层析试纸条和智能手机联用的光学生物传感快速检测平台实现了对CEA在1 ng/mL～5μg/mL浓度范围内的线性分析,检测限低至140 pg/mL。通过与商品化读条仪和酶标仪检测结果进行对比分析,该平台表现出优异的传感性能,即高的准确度和灵敏度。因此,该生物传感平台在生化分析领域的即时检测和信息传输方面具有实际应用价值。