突触传递过程是生物机体内一种非常重要的生理过程。实时监测突触传递过程并阐明其中的生物学机制对许多神经性疾病的诊疗大有裨益。在突触传递的过程中，突触小泡先是与突触前膜融合，然后迅速释放神经递质，然后立即恢复成未与突触前膜融合的状态以维持持续的神经元活动。在这个过程中，突触小泡的内部管腔的pH值首先由pH7.4变为pH5.6再变为pH7.4。因此，人们可通过实时监测突触小泡在神经信号传导过程中的内部管腔pH的变化达到实时监测突触传递这一重要生理过程的目的。基于此，人们开发了一系列标记突触小泡且对环境pH变化敏感的荧光探针，这其中就包括比率荧光蛋白pHluorins和而市售的两亲性苯乙烯基染料。然而，这些探针依然存在不足，对神经信号传导过程中的突触小泡的动力学研究不是很理想。因此，发展具有可靠性高、生物相容性好、pH敏感性好、操作简便等优点的可选择性地标记突触小泡荧光探针成为人们当前研究的重要课题之一。而DNA纳米四面体由于其具有优越的机械性能、相对稳定的结构、优良的生物相容性、易于合成且易于修饰等众多特点，具有极为广阔的应用前景。因此，在本论文的研究工作中，我们拟将DNA纳米四面体结构作为标记突触小泡的工具。而为了解决DNA纳米四面体结构在应用于生物体内时锚定细胞表面效率低等问题，我们将DNA纳米四面体和脂质-核酸耦合体结合，开发了一种对环境体系pH变化敏感的荧光比率型(fFAM/fTAMRA)的DNA纳米四面体探针(pHadtnps)并将该探针应用于标记神经元的突触结构内部的突触小泡从而通过观测该生物传感平台荧光比值的变化来实时监测突触传递过程。
　　(1)为了合成得到DNA纳米四面体，在第2章中，我们合成了一系列修饰了不同数量的FAM、TAMRA和胆固醇分子DNA纳米四面体，然后我们利用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳方法验证DNA四面体纳米结构已经成功合成了，同时也发现修饰在ssDNA中的胆固醇对于DNA自组装形成四面体的影响较小；此外，我们也已经成功合成了修饰了0，1，2，3个胆固醇分子的DNA四面体。接着我们在不同pH的Tyrode缓冲液体系测定环境体系pH变化对DNA纳米四面体的荧光性质的影响，发现pHadtnps体系中修饰4个FAM荧光团和1个TAMRA荧光团。
　　(2)为了确定pHadtnps中的胆固醇分子的修饰的情况，同时也为了研究pHadtnps能否应用于标记突触体体系中的突触小泡，我们将修饰了不同数量胆固醇的DNA四面体应用于CCRF-CEM细胞体系和突触体体系中，确定pHadtnps的修饰情况为：1个DNA四面体上修饰4个FAM荧光团、1个TAMRA荧光团和3个胆固醇分子。同时也发现pHadtnps能够标记在突触体膜上以及突触体结构内部的突触小泡上。也验证了我们可通过改变环境体系K+的浓度变化来模拟神经信号的传导以及DNaseI酶能降低背景荧光信号。
　　(3)为了检测pHadtnps标记实际神经元中突触结构内部的突触小泡的效果，在第4章中，我们将pHadtnps应用于小鼠神经元体系中，发现pHadtnps能够标记神经元突触结构内部的突触小泡，同时利用免疫细胞化学以及标准染料FM4-64共定位实验验证pHadtnps能标记在神经元体系的突触小泡的生物膜上且其标准性较高。最后我们利用微环境中K+的浓度的变化模拟的神经信号传导，发现pHadtnps能够应用于实时监测突触传递这一重要的生理过程，同时发现实验结果与基于标准荧光染料FM4-64的实验结果和之前的实验结果基本一致，这表明我们已经成功地开发出了一种高效、可靠和生物相容性好的标记突触小泡的方法和工具。