光纤表面等离激元共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）传感技术是一种高灵敏度、操作简单及可在线检测的光学检测技术,并且具有免标记、不破坏样品成分的优势,被广泛应用于食品安全、医疗诊断和环境监测等诸多领域。葡萄糖、氨基酸和重金属离子等生物活性分子和离子作为诊断疾病、监测生物体生命活动的标志物,在生命体中的含量与人类健康息息相关。生物活性分子和离子的高精度动态检测对实现相关疾病的早期预防和诊断具有重要意义。由于这类分子分子量普遍较小,且待测浓度较低,在SPR传感器芯片表面产生的介电常数变化很小,给传统光纤SPR传感技术的应用带来极大挑战,限制了其在生化检测领域的应用。为突破现有SPR检测技术中分子特异性识别能力差、灵敏度及分辨率低等瓶颈,满足常见重要生物分子及离子检测技术发展的迫切需求,本论文针对SPR传感器表面修饰技术进行了深入研究,研制具有高灵敏度、高稳定性和高选择性的光纤SPR生物传感器。重点在于将多种超分子作用与光纤SPR传感器结合,进行葡萄糖、氨基酸及重金属离子等生物化学分子的识别,利用功能化纳米材料对SPR检测信号进行放大,提高SPR对于生化分子的定向检测能力,实现对于复杂样品中目标分子的精准检测。论文的主要研究工作如下:1、将功能化金纳米粒子与硼酸分子相结合,研究灵敏度增强型光纤SPR葡萄糖检测技术。利用硼酸分子与邻二羟基类物质的络合作用,构建金膜/硼酸-葡萄糖-硼酸/金纳米粒子的结构,研制功能化金纳米粒子增强的光纤SPR葡萄糖生物传感器,对葡萄糖分子进行了特异性识别与检测。以苯硼酸修饰的金纳米粒子作为SPR信号放大粒子,实现尿样中微量葡萄糖的测定。2、基于功能化金纳米粒子与金膜间的强电磁场耦合效应,实现光纤SPR传感器对汞离子的特异性识别与检测。利用汞离子与吡啶的氮配位结合,以及4-巯基吡啶功能化金纳米粒子作为信号增强标签,构建用于汞离子（Mercury ion,Hg2+）检测的SPR光纤传感器,汞离子检测限达到3.34 nM,进而对加标自来水样品进行了汞离子回收率的实时在线监测。同样,利用配位作用,通过合成胸腺嘧啶功能化金纳米粒子进行光纤SPR效应增强,对汞离子检测具有高选择性和高灵敏度,检测浓度低至80nM。3、利用无标记金纳米粒子对SPR效应的增强机制,研究对肝素高灵敏检测的竞争吸附型信号增强技术。由于肝素和金纳米粒子在带正电的传感表面上存在竞争性吸附行为,与金纳米粒子相比,肝素对聚二烯丙基二甲基氯化铵（Poly dimethyl diallyl ammonium chloride,PDDA）的吸附能力更强。在肝素浓度逐渐增大的情况下,SPR效应的共振波长明显减小,根据波长变化实现肝素的检测,并通过血清样品中肝素的测定验证了该传感器的实用性。4、采用牛血清白蛋白分子（Bovine albumin,BSA）作为手性识别剂进行光纤SPR传感信号放大,研制超分子自组装光纤SPR精氨酸（Arginine,Arg）手性识别传感器。BSA结构中的羧基可以与精氨酸中的胍基通过超分子相互作用形成离子配对,同时BSA分子与不同精氨酸异构体的作用力存在一定的差异。考察L-精氨酸（L-Arg）和D-精氨酸（D-Arg）与BSA的超分子识别过程,以及在自组装薄膜修饰的传感器表面引起的SPR信号变化。结果表明L-Arg与BSA结合能力更强,通过手性测定法确定D-Arg的对映体过量,添加L-Arg的百分比为0%至100%,相关系数为0.9748。通过BSA增强SPR传感信号,实现对手性精氨酸分子的手性识别。最后,对本论文的全部工作进行总结,归纳创新之处,并对未来工作进行展望。