Im Zuge der Entwicklung und des Designs nanofluidischer Biosensoren nimmt die Verwendung von ionenspur-geätzten Nanoporen eine essentielle Bedeutung ein. Deren Herstellung erfolgt in zwei Stufen, wobei zunächst Polymerfilme mit Schwerionen beschossen werden. Anschließend werden die hieraus resultierenden beschädigten Zonen innerhalb der Polymermembran, auch Spuren genannt, durch chemisches Ätzen in Nanoporen umgewandelt. Durch die Wahl der chemischer Ätzmittel und -bedingungen während des Spurätzverfahrens lässt sich die Porengeometrie sowie der Durchmesser steuern. Solch hergestellte Nanoporen enthalten freigelegte Carboxylgruppen an den Porenwänden sowie an der Membranoberfläche. Dabei bewirkt die negative Ladung ionisierter Carbonsäureeinheiten unter physiologischen Bedingungen die Generierung kationenselektiver Membranen. Diese stabile oberflächliche Porenpolarität und die damit einhergehende Ionenselektivität der Nanopore ist durch Modifikation dieser nativen Carbonsäuregruppen manipulierbar. Darüber hinaus werden über diese Gruppen auch Rezeptoren angebracht, die in der Lage sind spezifische Ligand-Rezeptor-Wechselwirkungen innerhalb der Nanopore einzugehen. Die Oberflächenmodifikation sowie die Biokonjugation innerhalb der Pore werden überwacht, indem die Änderungen des elektrischen Wiederstands der Nanopore mittels Strom-Spannungs-Messungen (IV) analysiert werden. Der Rahmen dieser Doktorarbeit befasst sich mit dem Design von nanoporen-basierten Biosensoren sowie deren Miniaturisierung und konzentriert sich hierbei auf drei Herausforderungen, deren Berücksichtigung essenziell sind um eine spätere Anwendung in realen Systemen zu ermöglichen: i) Untersuchung von kommerziellen Nanoporenmembranen sowie deren biologisch abbaubare Pendants als mögliche alternative Substrate; ii) Ausarbeitung innovativer Rezeptor-Funktionalisierungen der Nanopore in Bezug auf ihre Empfindlichkeit, Selektivität sowie Reproduzierbarkeit gegenüber möglichen Biomarkern. Hierbei wird eine Vielzahl von Rezeptoren und Analyten zum Nachweis von Metallkationen, Molekülen (Histamin) und Biomakromolekülen (Proteinen) sowie Polyelektrolyten untersucht. Im Fall der Metallkationen wurde die selektive Erkennung von Kaliumionen über eine Immobilisierung von Pseudokronenether-Einheiten auf der Nanoporenoberfläche erreicht. Des Weiteren wurde der ultrasensitive Nachweis von Kupferionen in subnanomolaren Bereichen erzielt mittels molekularer Anbringung des aminoterminierten Kupfer- und Nickelmotifs (ATCUN). Beide Metallkationen spielen eine entscheidende Rolle im neuronalen System lebender Organismen, wobei die Überwachung des Ionen-Gehalts für diagnostische Anwendungen eingesetzt werden kann. Weitere Entzündungsindikatoren wie Histamin sind erfolgreich durch die Verwendung von Nanoporen nachgewiesen worden, welche zuvor mit Nickel-Nitrilotriessigsäure (NTA)-Komplexen modifiziert wurden. Ferner wurde die LBL-Schichtung durch die elektrostatische Anziehung zwischen Poly(allylaminhydrochlorid) und Poly(acrylsäure) mit Poly(4 vinylpyridin) (PVP) über Wasserstoffbrücken erzielt. Nach der erfolgreichen Vernetzung dieser Polyelektrolyten innerhalb dieser Schichtstruktur, löst die Exposition in basischem pH-Milieu die PVP-Komponente heraus, was zur Bildung poröser Netzwerke innerhalb der Nanoporen führt, bewiesen durch Änderungen der elektrischen Flusses sowie Zunahme des Massentransports durch die Membran. Weiterhin fungiert dieses Experiment als Machbarkeitsnachweis für eine stimulierte Freisetzung von Arzneimitteln. Darüber hinaus konnte die hochselektive und sensitive Leistung von porengebundenem kameliden Nanokörper-Proteinen erfolgreich untersucht werden. Diese Nanokörper zählen zu den Einzeldomänen-Antikörpern und sind hochselektive Detektoren für Biomarker innerhalb des Immunsystems. Der jeweilige Nanokörper zeigte eine hohe Affinität zu fluoreszierenden Proteinen (GFP und mCherry), wie aus den Änderungen der IV-Messung der modifizierten Nanopore und aus CLSM-Bildgebungsverfahren hervorgeht. Diese Studie demonstriert somit den erfolgreichen Nachweis von Analyten mit Nanoporen, welche mit Nanokörper-Einheiten funktionalisiert wurden. Bisher wurden die Messungen der Rezeptor-Analyt-Wechselwirkungen in praktikablen Labor-Aufbau durchgeführt, welche Probenvolumina von 7 mL benötigen und somit weniger für reale Systeme geeignet sind. Daher beschäftigt sich der letzte Abschnitt dieser Doktorarbeit mit der Integration nanoporöser Membranen in miniaturisierte Lab-on-Chips. Hierbei wurde die Modifikations- und Sensorleistung untersucht und mit der des Labor-Aufbaus verglichen. Ferner wurde der wasserbasierte Standard-Elektrolyt, welcher für die IV-Messungen verwendet wird gegen humanes Serum getauscht, um den Einfluss eines komplexeren Mediums auf die Rezeptor-Analyt-Wechselwirkungen und die Nanopore selbst zu studieren.