随着现代科学技术的发展,生物传感器作为一类特殊的技术用来追踪各种疾病的标志物,成为研究疾病早期发展和有效治疗的重要手段。面对常规操作复杂的检测过程,构建价格低廉、操作简单、高灵敏和高选择性的生物传感器对于基层医院快速的检测具有重要意义。而纸本身具有低成本、普遍性、便携性、易折叠性、高生物相容性等优点,因此,纸基生物传感器将为快速的精准分析开辟新的途径。本文结合金属氧化物优异的性能与纸基材料的特性,自主设计了多种纳米材料功能化的纸基传感器。通过在纸纤维表面制备不同性能的金属氧化物纳米材料,调控光致电化学和比色传感的信号响应策略,实现对于多种目标物高灵敏的快速检测。主要开展了以下几个方面的研究工作:(1)利用分子印迹聚合物包裹铁酸锌纳米材料对纸纤维进行功能化处理,在纸纤维上形成既对目标物有识别能力又拥有催化性能的结构,通过铁酸锌纳米材料催化过氧化氢使得预埋在纸芯片上的3 3’5 5’-四甲基联苯胺快速显色,实现纸芯片上双酚A的可视化检测。(2)根据纸的亲水性和蜡的疏水性,设计多维度的流体通道,构建具有自动清洗、比色以及光致电化学双重检测的多功能纸基传感器,实现低成本、省时、省力、快速检测模式;在纸纤维上生长氧化锌纳米片,引入窄带隙的硫化镉量子点敏化氧化锌纳米片提高光电响应能力,借助金修饰的二氧化铈复合材料调节传感界面上电子的转移过程,同时结合二氧化铈的催化能力实现对于腺苷的可视化/光致电化学双模式检测;(3)基于蜡打印技术在纸芯片上设计不同的功能区,并在功能区分别生长上氧化锌纳米花和分子印迹聚合物,实现了信号产生的光活性物质和识别元件的分离,借助氧化锌纳米花优异的光电响应能力和分子印迹聚合物对氨基酸的特异性识别作用,减少了光生氧化产物与光生电子反应过程,同时又成功避免了高能量的紫外光照射对生物活性分子的影响,实现氨基酸光致电化学的高灵敏检测。