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生物传感方法具有灵敏度和准确度高、选择性好、检测成本低和响应速度快等优点，为生命科学研究以及发展提供了新的思路和技术支持，在生命科学、医药学和环境监测等方面具有非常大的潜在应用价值。本论文就目前一些重要的生物分子、酶活性以及常见的重金属离子为研究热点，并结合生物传感器易于构建和实现的特点，重点探讨了怎样提高检测灵敏度、实际分析应用等问题。基于G-四链体结构互变的基本原理，发展了一些免标的光学检测新方法用于凝血酶、AMP、重金属银离子、生物硫醇的测定。与传统的检测方法相比，本论文中所构建的分析方法操作简便、分析成本低廉且灵敏度高，同时还初步验证了这些方法的实用性。具体内容如下: 在第2章中，我们发展了一种新型的基于G-四链体构象互变的免标光学传感平台用于对银离子和生物硫醇类进行分析。硫黄素T(ThT)是一种水溶性的荧光染料，其本身的荧光强度极弱，但是当与G-四链体特异性结合后，会诱导其发出很强的荧光信号。当有银离子存在时，银离子与鸟嘌呤特异性结合，进而抑制G-四链体结构的形成，ThT释放，荧光信号减弱，随着银离子量的增加，荧光强度逐渐减弱，从而可以通过此方法定量检测银离子;然而，生物硫醇含有的巯基与银离子有更强的络合作用，当加入生物硫醇以后，鸟嘌呤与银离子的结合能力弱于生物硫醇与银离子的结合能力，体系中的鸟嘌呤被释放，此时G-四链体结构恢复，荧光信号增强，其荧光强度的增加随着生物硫醇量的增加而增强，进而可以通过此方法检测生物硫醇。由于ThT与G-四链DNA结合，荧光强度明显增强，而目标物的加入会使得荧光出现明显的变化。因此，该方法与传统的检测银离子及生物硫醇的方法比较具有免标记、操作简便、灵敏性高、特异性好、选择性优和低耗费等优点，有潜力成为一个通用的平台来检测目标物。 在第3章中，基于氧化石墨烯(GO)平台和核酸适配体(Aptamer)技术，发展了一种基于适配体探针-氧化石墨烯纳米自组装体平台，用于免标记检测生物分子。我们设计了一段含富G序列的核酸适配体探针，利用氧化石墨烯良好的吸附能力，将该探针吸附在其表面，自组装形成Aptamer-GO纳米复合体。当目标分子与探针中的适配体部分特异性结合以后，促使核酸探针构象转变并从氧化石墨烯表面脱离。而体系中的硫黄素T(ThT)诱导脱附的核酸探针中的富G序列形成G-四链体，导致荧光信号增强。该方法利用目标分子与其适配体特异性结合而导致构象变化以及ThT可促使G-四链体结构生成并嵌入其中释放更强的荧光信号的特点，实现了对人α-凝血酶和单磷酸腺苷(AMP)两种生物分子的免标记检测。同时避免了因标记而导致的分析成本高昂且背景信号强的缺陷，该方法操作简捷、响应快速、分析灵敏度高且特异性好，为免标记生物分子定量分析提供了新的设计想法。