DNA不仅是自然界中绝大部分生命体的遗传物质,也是一种卓越的生物功能化材料。DNA纳米机器是指利用DNA组装出纳米尺度下能够运动并实现能量转换的“分子机器”,是一个具有挑战性的前沿课题。本文将DNA、适体识别元件、DNA工具酶与性能优良的纳米材料相结合,设计和研究了结构独特的信号放大型DNA纳米机器,可用于特定DNA以及某些小分子活性物质和蛋白质的超灵敏检测。主要包括：1.利用DNA聚合酶Ⅰ的DNA复制作用组装了一种新型信号放大型DNA纳米机器,采用差分脉冲溶出伏安法作为检测手段,可完成DNA的指数倍循环放大。使用该DNA纳米机器放大DNA一小时,可使检测的灵敏度提高两个数量级,检测限可达2.8×10-17M(3s),放大效率高。此外,该DNA纳米机器与适体识别元件相结合,可实现某些小分子活性物质的检测。本工作利用该DNA纳米机器实现了三磷酸腺苷的检测,检测限可达4.7×10-9M(3s)。2.利用结构独特的DNA组装体、核酸限制性内切酶和磁珠构建了用于快速的信号放大检测两组分DNA的DNA纳米机器。该DNA纳米机器依靠核酸限制性内切酶的剪切DNA链的功能驱动反应进行。运用该DNA纳米机器运行30min,可使检测的灵敏度提高四个数量级,对双组分DNA的检测限分别可达5.6×10-17M(3s)和4.1×10-17M。此外,该DNA纳米机器与适体识别元件相结合,可实现某些小分子活性物质和蛋白质的检测。本工作以ATP和溶菌酶为靶分子,实现了DNA纳米机器法对ATP和溶菌酶的同时的高灵敏的检测,对ATP的检测限可达5.6×10-9M,对溶菌酶的检测限可达5.2×10-13M。此外,该体系还成功用于实际样品中ATP和溶菌酶含量的同时检测。3.将马来酸与山梨酸的Diels-Alder环加成反应应用于纳米材料与DNA模板的click连接,从而构建了以DNA为模板的纳米粒子组装体。合成了长度在微米级的山梨酸预标记的DNA纳米线,并以该DNA纳米线为模板,通过马来酸与山梨酸的Diels-Alder环加成反应组装纳米粒子,来合成了DNA为模板的纳米粒子链。以金纳米粒子(Au NPs)和碲化镉量子点(CdTe QDs)为例,通过click连接合成了DNA为模板的金纳米粒子链和碲化镉量子点链,并对合成的材料进行了相应的表征。此外,考虑到碲化镉量子点链的良好的荧光性质及其结构特点,进一步将细胞适体修饰到碲化镉量子点链上,构建了一种用于癌细胞成像的线状细胞探针。该探针与靶细胞反应快速,且检测结果准确,可用于癌细胞的快速区分和鉴定。4.提出了一种基于滚环复制信号放大的双色信号点法可视化的DNA检测。即采用两种颜色的DNA/CdTe QD探针,并利用DNA的滚环复制反应实现信号的富集和放大,用于靶DNA的双色信号点法可视化检测。该体系以预先设置的参照点与靶DNA引发的滚环复制反应所产生的荧光信号点两点结合的方式作为靶DNA杂交反应的判定原则,改进了常规方法中靶DNA仅对应于单一信号而难于分辨干扰信号的特点。这里提出的基于滚环复制信号放大的双色信号点法可视化的DNA检测方法可行,为单分子的DNA检测提供了新的依据,因此,具有一定的研究价值和应用潜力。