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生物标志物的准确、快速、低成本检测能够为疾病的二级预防提供可靠的基础,做到疾病的早发现、早诊断、早治疗,还可以协助医生监控病程和疗效,使患者得到及时、有效、合理的治疗。近年来,基于核酸适配体、高分子材料和纳米材料的光学传感器在环境监测、食品药品监测以及疾病诊断等方面发挥着越来越重要的作用,得到了广大研究者的关注。本课题以构建灵敏、快速、高效、操作简单、成本低廉、绿色环保的免标记光学传感器为主线,研究儿茶酚胺、多巴胺-β-羟化酶和凝血酶等生物标志物的快速以及可视化检测方法和实现途径,助力医院临床快速检测和患者病情的自行监测。本课题研究工作主要包括以下几个方面的内容:1.基于原位聚合和激发波长切换免标记荧光识别和检测肾上腺素和多巴胺基于聚乙烯亚胺（PEI）引发的原位共聚反应以及激发波长切换,建立了一种简单、免标记的荧光方法,选择性识别和检测肾上腺素（Ep）和多巴胺（DA）。含有Ep,DA和二者混合物的PEI溶液分别记作PEp-PEI,PDA-PEI和MEp+DA。PEI水溶液介质能引发Ep和DA的自动氧化和仿生原位共聚反应。这些产物能够发出黄绿色荧光,并且最大发射峰在515 nm左右出现。有趣的是,尽管Ep和DA结构非常相似,这些荧光共聚物显示了截然不同的激发光谱。PDA-PEI仅在385 nm处有一个激发峰,PEp-PEI在328 nm和405 nm出现两个明显的激发峰。MEp+DA也呈现双激发峰,2个激发峰位分别在330 nm和395 nm。因此,这些不同的激发光谱和激发峰位能够用来区分单独的Ep和DA以及二者的混合物。此外,通过切换激发波长330 nm和395 nm并记录515 nm处的MEp+DA荧光强度,混合物中Ep和DA的含量也能被检测。当激发波长为330 nm时,MEp+DA的荧光强度只与Ep的浓度线性相关。当激发波长为395 nm时,通过从MEp+DA的总荧光强度中扣除PEp-PEI的荧光强度,可以计算出DA的浓度。这种方法已成功用于样品中Ep和DA的同时检测。该荧光策略简便,省时,环保,低成本,并为相似物的鉴别提供了一种简单的新方法。2.基于聚乙烯亚胺稀溶液构建免标记荧光-散射比率传感器选择性检测去甲肾上腺素结合荧光和二级光散射（SOS）信号这两种不同并独立的光学信号,建立了一种简单、免标记的比率型光学传感器。聚乙烯亚胺稀溶液作为反应介质没有荧光信号,但显示明显的SOS信号。去甲肾上腺素（NE）能选择性地与聚乙烯亚胺发生反应,发出明亮的荧光,同时引起体系SOS信号降低。利用这两种独立的光学信号同时变化建立了比率传感器,成功用于NE的选择性检测。荧光和SOS信号的结合为比率传感器的设计提供了新的思路,极大地简化了实验程序并有效提高检测的准确度。此外,这一分析策略进一步拓宽了聚合物稀溶液在光学传感器和绿色分析化学研究中的应用。3.基于化学调控的免标记荧光传感器快速、可视化识别肾上腺素和去甲肾上腺素及其检测多巴胺-β-羟化酶的研究基于简单的化学调控建立了一种快速、可视化识别NE和Ep并检测多巴胺-β-羟化酶（DβH）的荧光方法。使用1.0 M NaOH介质可以在3 min内快速识别Ep;使用0.01 M NaOH介质碱化5 min后,只有NE能立即被聚乙烯亚胺（PEI）引发并发出明亮的青色荧光。相同条件下,其他的儿茶酚胺和结构相似物没有荧光响应。溶液的荧光强度分别与Ep、NE浓度呈线性正相关,并且浓度低至500.0 nm的Ep和NE可通过肉眼进行荧光识别,有利于儿茶酚胺增多症和相关肿瘤疾病的快速预检、自检和早期肿瘤定位。基于DβH酶能催化DA转变成NE的特性,我们用DA作为底物,通过直接检测产物NE的荧光响应建立了一种灵敏、快速检测DβH蛋白酶的新方法。本文建立的荧光方法简单、高效、环保,无需标记和抗体,可在短时间内完成分析,已成功应用于体液中NE、Ep和DβH的快速测定。4.基于目标物引发信号级联放大的免标记适配体传感器可视化检测凝血酶以凝血酶为分析物模型,利用痕量目标物特异性结合核酸适配体诱导杂交链式反应（HCR）并原位生成大量具有过氧化氢酶作用的双模拟酶:Pt纳米链（PtNCs）和G-四链体/血晶素DNA酶（DNAzymes）,构建了一种新颖的免标记比色传感器。该传感器在较短时间内催化双氧水（H2O2）氧化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（TMB）显色,实现信号级联放大并用于超痕量凝血酶的可视化检测。浓度低至100.0 pM的凝血酶能够被肉眼识别。同时利用核酸外切酶Ш（Exo-Ш）水解未参与杂交链反应的引物DNA（p-DNA）,结合磁性分离消除背景信号,极大提高了信噪比和检测灵敏度。