特定序列的DNA对不同的被检测目标物如互补DNA、金属离子以及蛋白质等具有特异性结合能力。同时,由于DNA易于合成、易于被修饰,具有良好稳定性且单链DNA结构具有可预知性等优点,因此,DNA是一种性能优异的识别元件,可应用于生物传感器当中进行目标物的分析。此外,稀土有机框架具有独特的光学性能,且稀土金属有机框架的合成方法简单、产率高以及热稳定性好,在生物传感领域具有潜在的应用价值。本论文结合稀土金属有机框架和DNA的优势,构建基于稀土金属有机框架的DNA传感器,并将其应用于目标物质的分析与检测。本论文的主要工作内容如下:1.基于发光稀土金属有机框架的DNA传感器构建及DNA比色分析本工作是在单链DNA（ssDNA）的末端标记6-羧基荧光素（FAM）,从而得到了发射绿色荧光信号的FAM-DNA探针。并以稀土铕离子(Eu³⁺)为金属节点,以均苯三甲酸（BTC）为配体,合成出发红色荧光的稀土金属有机框架（Eu/BTC）。由于BTC的结构富含π键,从而提供了共轭的π电子体系,并且金属离子具有固有的荧光猝灭能力,使得Eu/BTC能够合理的吸附ssDNA,并导致FAM荧光猝灭。然而,引入互补目标DNA（tDNA）后,形成双链DNA（dsDNA）,并从Eu/BTC的表面脱附下来,导致FAM荧光恢复。同时,在FAM-DNA探针和Eu/BTC相互作用的过程中（吸附和脱附）,Eu/BTC红色荧光仍保持不变。因此,设计出一种检测DNA的比色传感器。该传感器在520 nm的荧光强度和tDNA浓度在0.5–40 nM之间有一个良好的线性关系,检出限为0.09 nM,且可用于血清样品中检测DNA。2.基于多价态铈金属有机框架的DNA传感器构建及汞离子比色分析本工作是以稀土离子(Ce³⁺)为金属节点,以均苯三甲酸（BTC）为有机配体,合成稀土金属有机框架（Ce/BTC）。然后,用NaOH-H₂O₂混合溶液部分氧化Ce/BTC成为多价态铈金属有机框架（MVCM）。MVCM具有类似氧化酶催化活性。所以,当MVCM加入无色TMB溶液中,能使TMB溶液变蓝。当加入富含胸腺嘧啶（T）碱基的单链DNA（T-DNA）时,由于T-DNA能吸附在MVCM表面,从而使MVCM的催化活性受到抑制,TMB蓝色溶液颜色变浅,且吸光度降低。然而,目标物Hg²⁺存在时,由于Hg²⁺会和T-T碱基对发生错配,形成T-Hg²⁺-T复合物,使得T-DNA从MVCM的表面脱附下来,MVCM的催化活性恢复,TMB溶液的颜色变蓝,且吸光度增强。因此,设计出了一种基于多价态铈金属有机框架的DNA传感器比色分析Hg²⁺。该传感器在655 nm的吸光强度和Hg²⁺浓度在0.2–6μM之间有一个良好的线性关系,检出限为28 nM,且可用于自来水样品中检测Hg²⁺。3.基于多价态铈金属有机框架的DNA传感器检测碱性磷酸酶及逻辑门的构建本工作是在单链DNA（ssDNA）的末端标记6-羧基荧光素（FAM）,从而得到了发射绿色荧光信号的FAM-DNA探针。并选用上一章所述的MVCM作为FAM-DNA的猝灭剂。当加入焦磷酸（PPi）后,由于PPi与MVCM结合能力比FAM-DNA结合MVCM能力强,使得FAM-DNA从MVCM的表面脱附下来,FAM荧光得到恢复。然而,当碱性磷酸酶（ALP）存在时,ALP水解PPi成正磷酸盐（Pi）。由于Pi与MVCM结合能力很弱,使得FAM-DNA不能从MVCM表面脱附,导致FAM荧光再次猝灭。因此,我们设计一种基于MVCM的DNA传感器检测ALP。该传感器在520 nm的荧光强度和ALP浓度在5–40 U/L之间有一个良好的线性关系,检出限经为0.42 U/L,且可用于血清样品中检测ALP。此外,我们将PPi和ALP作为输入信号,荧光强度作为输出信号,构建了抑制逻辑门。