DNA步行器是一种利用DNA分子作为构筑元件设计制备的DNA纳米机器,它可以在精心设计的一维轨道、二维轨道或者三维轨道进行可控的机械运动,执行一系列复杂的操作。DNA步行器具有独特的优势,例如无需人工干预即可自主完成规定任务、结构可靠性以及系统高度可控性。由于其出色的能力,DNA步行器在生物传感、分子计算、货物运输、程序化合成、逻辑门设计等方面中具有巨大的应用潜力。特别是基于纳米材料的三维DNA步行器,其高的局部轨道浓度提高了步行器的运行效率,有利于信号的快速释放。提高DNA步行器的运行持续性,增加其运行步数有利于累积更多的信号,从而增强DNA步行器作为生物传感器的性能,提高其检测灵敏度。基于以上分析,设计了具有增强的持续运行能力的新型DNA步行器,并在此基础上构建了基于DNA步行器的荧光传感器用于疾病相关的生物标志物的灵敏检测。本文共分为两章:第一章为绪论,主要概述了不同驱动设计的DNA步行器的构建以及DNA步行器在分析检测方面的应用,并简要阐述了本论文中主要解决的科学问题及研究内容。第二章构建了一种轨道可再生的DNA步行器,并作为一种荧光传感器用于伊波拉病毒的检测。该DNA步行器由负载了路基链和被封闭链锁定的行走链的金纳米颗粒(Gold nanoparticle,AuNP)和游离的路轨链构成。路基链与路轨链结合形成轨道。当DNA步行器被目标物启动后,步行链沿着轨道行走,外切酶Ⅲ(Exonuclease Ⅲ,ExoⅢ)切割三链体中的路轨链以释放出行走链和路基链。之后释放的自由的行走链将继续重复行走动作,同时游离出的空路基链继续与溶液中发夹结构的路轨链杂交,形成新的轨道以提供给步行链继续行走。在该过程中,随着行走的进行,大量的荧光信号被累积,从而实现对目标物的检测。该步行器具有飞摩尔级的检测灵敏度和较好的检测特异性。这些结果表明,该步行器用于疾病相关生物标志物的检测等方面具有很大的应用价值,为疾病的诊断提供了一种潜在的可靠方式。