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近年来，贵金属纳米材料由于具有独特的光学特性及催化活性而被广泛应用于生物、医药、催化等领域。尤其是纳米金，作为最常见且最具有代表性的贵金属纳米粒子，由于其合成方法简单，结构易控，生物相容性好，并且无毒，稳定，形貌的变化及周围介质的变化对其光学特性及催化活性都会产生很大的影响，因此发展基于纳米金的生物传感器一直以来都受到极大的关注。然而目前将纳米金应用到生物蛋白的分析与检测方面还存在许多限制性因素，如体系操作复杂，检测成本高且时间长等。因此，发展构建简单快速，操作方便且低成本的体系来实现对生物蛋白的分析与检测具有十分重要的意义。基于此，本文构建了一系列基于纳米金光学特性的生物传感器，在单纳米水平研究了蛋白与糖之间的反应，开发新方法快速检测肝癌特异性标志物AFP-L3，具体包括以下两个方面的内容: 1.基于等离子共振散射光谱的糖与蛋白反应研究 合成和制备了葡聚糖修饰的20 nm的纳米金以及伴刀豆球蛋白ConA修饰的60 nm的纳米金，用紫外可见光谱研究了不同浓度的ConA对葡聚糖修饰的纳米金溶液的影响，并在暗场显微镜下实时在线观察了糖与蛋白在单纳米颗粒水平发生反应的过程，由于糖与蛋白反应将葡聚糖修饰的纳米金由于ConA修饰的纳米金偶联，距离极近的纳米金颗粒之间发生等离子体共振耦合，单个纳米金颗粒的等离子体共振散射光谱发生红移的同时，暗场下纳米金颗粒的颜色由绿色变为红色。用实验室自主开发软件对视野中所有的纳米金颗粒进行统计发现，糖与蛋白发生反应前后，单个纳米金颗粒的等离子体共振散射光谱整体红移了近10nm。将ConA分别用非糖基化蛋白BSA和PEP以及糖结合蛋白如PNA，SBA，WGA等代替，再与葡聚糖修饰的纳米金反应，在暗场显微镜下观察，均看不到明显的变化，证明了糖与蛋白之间的反应属于生物特异性识别反应。这种高通量、实时的分析方法操作简单快捷，多个纳米金颗粒的同时观察证明了此方法具有很好的重复性和可靠性。 2.糖基功能化纳米金颗粒应用于肝癌标志物AFP-L3的检测 新型肝癌标志物AFP-L3上的岩藻糖可以与凝集素LCA发生反应，基于此，本章节设计了基于岩藻糖与甘露糖竞争凝集素LCA使纳米金颗粒凝聚解聚来检测AFP-L3的体系。具体方法是，首先合成甘露糖基功能化的纳米金颗粒，加入凝集素LCA后，由于LCA有四个糖结合位点，将纳米金颗粒凝聚，用紫外光谱表征，纳米金颗粒的紫外吸收光谱发生明显的红移且伴随光谱强度降低。将此凝聚溶液加入到固定了AFP-L3的孔板中，由于岩藻糖与甘露糖竞争使LCA结合到孔板上，被LCA聚集的纳米金颗粒得以解聚，紫外光谱的吸光度（OD值）升高。通过OD值的变化量，可以检测样品中AFP-L3的浓度。不仅在人体血清样品中实现了AFP-L3的检测，在小鼠血清以及细胞上清液中均实现了AFP-L3的准确测定。用暗场显微图像对检测结果进行表征，很明显观察到反应前后纳米金颗粒的聚集情况发生变化。人体、小鼠及细胞三种水平的成功检测说明此体系对复杂样品同样适用，与传统酶联免疫法相比，此方法快速简单，检测时间短，不需要多次洗涤，且成本低廉。