氨基酸、ATP等生物小分子是组成生物大分子的结构单元和维持生命正常活动的功能基础。它们在生命体的营养补充、能量提供、新陈代谢调节、免疫力的加强、组织修复、信息传递和个体发育等方面发挥着至关重要的作用。这些生物小分子的含量和活性直接关系到生物体的健康。因此,深入研究这些生物小分子之间的相互作用,特别是建立用于这些生物分子的快速、简便、准确、灵敏的分析方法,对从分子水平上阐明生命的奥秘、开发新型药物,攻克疑难病症以及促进信息科学的发展都具有重要的意义,是当前化学生物分析研究的前沿和热点。本论文结合荧光纳米材料和分子生物学手段,巧妙地利用了纳米材料的特点与核酸探针的性质,发展了检测生物巯基化合物和ATP的新方法。具体包括以下三个方面:1、基于碳点-二氧化锰纳米复合物荧光探针检测谷胱甘肽。纳米复合物根据原位还原的方法被制备,操作简单易行。由于碳点-二氧化锰纳米复合物的形成,基于荧光共振能量转移原理,碳点的荧光被二氧化锰片层猝灭。当还原型GSH存在时,MnO2被还原成Mn²⁺,碳点得以从纳米复合物中释放出来并导致荧光的恢复,从而实现对GSH的检测。该方法具有快速、简单、环保、经济、灵敏、选择性高等优点,线性范围是1¹0μmol/L,检测限为300 nmol/L。同时,本方法实现了对血清中GSH的测定,展现出在临床疾病诊断方面的应用潜力。2、基于以聚胸腺嘧啶（Poly T）ssDNA为模版制备的荧光铜纳米颗粒（CuNPs）检测巯基化合物。本研究中,Poly T ssDNA在Hg²⁺作用下形成T-Hg²⁺-T结构,从而阻碍了荧光CuNPs的合成;当检测体系中存在生物巯基小分子时,由于巯基与Hg²⁺之间更强的结合力,T-Hg²⁺-T结构被破坏,所释放出的Poly T ss DNA又可以作为模板制备出CuNPs,导致荧光信号的增强。通过这一原理实现了对生物巯基高灵敏、高选择性的检测,半胱氨酸、同型半胱氨酸和谷胱甘肽的检测范围是0¹000 nmol/L,检测限为12.5 nmol/L、20 nmol/L和15 nmol/L。由于该方法具有很高的灵敏度和选择性,有望成为复杂环境和生物样品中检测巯基化合物的新型分析工具。3、基于多功能单链DNA检测ATP。所设计的单链DNA探针由能够识别ATP的适配体序列和可以制备CuNPs的Poly T序列组成。当ATP不存在时,Exo I可以将整条探针从3’端逐渐消解,使得Poly T碱基序列无法合成CuNPs,不能检测到荧光信号;当ATP存在时,ATP可以与适配体序列形成四联体结构,该结构可以阻碍Exo I的酶切作用,从而保留了后边Poly T序列,CuNPs被合成。本方法属于增强型荧光分析法,具有较高的灵敏度,对ATP的检测范围是1⁸0μmol/L,检测限为500 nmol/L。通过选择性考察和实际样本抗干扰实验证明该方法具有很高的特异性和抗干扰能力。该方法还具有通用性,有望通过设计不同的探针进而检测其它分子或离子。