核酸适配体(Aptamer)在分子探针设计中作为信号识别单元,结构灵活多变,它与靶标分子发生作用后结构可发生改变或重构,是实现信号传导途径的最佳选择之一。与抗体相比,适配体不但能与靶标高效、专一地结合,而且还具有许多独一无二的优势,如亲和性强、稳定性好和制备方便等。尽管目前已经开发了很多种基于纳米材料的核酸适配体光学传感器并用于食品安全检测,但它们仍然存在一些缺陷。对于大多数的核酸适配体光学传感器而言,需要进行复杂的修饰,而且检测过程繁琐,同时需要依靠特殊设备进行信号读取。其中,包括基于纳米金(AuNPs)的适配体比色传感器,需要对核酸适配体的末端进行修饰才能实现共价偶联固定在其表面,以获得良好的检测效果,但不可避免的造成检测成本提高,难于满足现场即时检测的需求。因此,为了进一步拓展核酸适配体在食品安全检测方面的应用,建立和发展更为简单快捷、灵敏度更高和选择性更好的光学适配体传感体系仍然具有科学研究价值及现实意义。本论文将从以下几个方面展开研究,以解决上述不足,进一步拓宽适配体在抗生素药物检测的应用:设计了一款免标记、响应快速的新型适配体比色传感器可用于检测氯霉素(CAP)。该传感器工作原理是利用金属镧(La3+)离子可有效地诱导单链脱氧核酸链(ssDNA)修饰的AuNPs聚集。AuNPs产生的颜色变化可以通过光谱进行监控,同时利用智能手机的成像应用程序(App)进行红绿蓝(RGB)分析。在传感过程中La3+作为桥联剂,与ssDNA-AuNPs探针表面的磷酸基团牢固结合从而诱导AuNPs聚集,从而诱导AuNPs的颜色从红色转变为蓝色。恰恰相反的是,当氯霉素(CAP)加入到检测系统中后,适配体(Apt)能特异性地与CAP结合形成刚性的Apt-CAP复合物,致使Apt无法与AuNPs结合,La3+的桥联作用随着Apt的解离而失效。结果AuNP的颜色仍然保持紫红色。颜色的变化可通过光谱和手机成像分析进行监控,实现对CAP的检测,经过计算两种检测手段的方法检测限分别为7.65 nM和5.88 nM。另外,该比色适体传感器表现出了较强的选择性和抗干扰能力,并成功地运用到牛奶和鸡肉样品中的CAP的检测,有效的促进了即时检测的发展。为了进一步延伸上述设计理念,通过酶促反应实现信号放大以提高检测方法的灵敏度。本文设计了一款新型的双金属人工纳米酶(PDA@Au@PtNPs),通过使用超薄的聚多巴胺薄膜(PDA)作为糖衣覆盖在Au@PtNPs表面以克服环境基质对贵金属纳米材料干扰,以减少非特异性吸附及聚集的影响。利用Apt-CAP复合物浓度调节PDA@Pt@AuNPs的催化活性从而实现对的CAP检测。当体系中不存在CAP时,Apt的碱基在酸性环境中质子化后与覆盖在PDA@Pt@AuNPs的聚多巴胺(PDA)易发生静电排斥,因此Apt无法紧密地吸附在PDA@Pt@AuNPs表面,PDA@Pt@AuNPs催化显色底物的活性不受抑制。但是,当CAP存在时,Apt与CAP特异性地结合后发生构象翻转,暴露了带负电的磷酸基团,形成的Apt-CAP复合物通过静电吸引紧密的吸附在PDA@Pt@AuNPs表面,阻止了 PDA@Pt@AuNPs的活性位点与显色底物的接触,致使催化活性下降。该分析策略成功地应用到实际样品中CAP的检测,并表现出了优良的选择性和抗干扰能力。在检测范围0-350 nM内获得的检测限低至5.48 nM。该方法与手机成像分析融合也获得了满意的结果,有效地促进了食品安全日常检查的发展。我们的方法利用纳米酶催化可有效避免AuNPs非特异性聚集引起的假现象,同时也拓宽了贵金属纳米材料性能的发展。基于已开展的研究,为实现对多个目标物的检测需求,基于ss-DNA片段可协调AuNPs聚集,我们还设计一款新型比色适体传感器可用于多种抗生素的检测。多功能适配体(Apt)是按照能够识别不同种抗生素的适配体在相互不干扰独立识别的情况下进行拼接设计,控制适配体的长度比例并吸附在AuNPs表面上,可作为识别抗生素元件的分子开关。CAP和四环素(TET)被选择作为抗生素模型。当其中一种抗生素被加入时,Apt的特异性识别片段有效的结合目标抗生素并从纳米金表面解离,然而非特异性片段可在高盐浓度条件下协同控制AuNPs聚集。这种行为导致了 AuNPs溶液产生不同颜色,该变颜色化可以用作信号输出。这款适体传感器对TET和CAP的检测表现出较好的选择性和灵敏度,方法检测限分别为32.9 nM和7.0 nM。该分析方法利用了紫外吸收光谱和智能手机分别对真实样本中的抗生素进行检测,得到了一致的结果和理想的回收率。