微小核糖核酸(microRNA，miRNA)是一类内源性的单链非编码小分子RNA，通过参与形成基因沉默复合物等途径调控基因的表达，进而影响诸多生物进程如细胞分化、免疫反应、肿瘤发生发展等。近年来，不断有研究发现miRNA可以作为多种疾病的标志物，有潜在的临床诊断应用价值。目前miRNA的功能研究已取得很大的进展，然而miRNA的分析检测存在三个难点:尺寸小、丰度低、同源性高，因此miRNA的超灵敏检测方法仍然需要进一步开发。目前，传统的检测技术如Northern blotting已逐步被反转录定量聚合酶链式反应、微阵列芯片等技术所取代。但是这些方法操作复杂，需要使用昂贵的设备或试剂，无法满足miRNA的POCT应用要求，因此需要发展新型的快速、低成本、高灵敏度、高选择性的miRNA检测方法。　　核酸是一类具有较高稳定性的生物大分子，在纳米生物技术领域具有广阔的应用前景。核酸纳米结构的精确调控不仅可以实现目标物的识别，还可以用于信号扩增，在这些过程中一般会涉及核酸工具酶的催化反应。基于其在前沿分析技术上巨大的应用优势，本论文中设计发展了若干基于核酸纳米结构精确调控的miRNA生物传感方法，这些检测方法灵敏度高，在生物医学研究与疾病临床诊断方面具有较高的应用价值。　　1.双链特异性核酸酶辅助的miR-29a生物传感方法　　在第二章中，以电极表面修饰的单链DNA1与待测miR-29a特异性相互作用形成杂交体，然后引入双链特异性核酸酶作用于该杂交体，降解双链DNA/RNA中的DNA并释放出的miR-29a，游离的miRNA分子可以与电极表面其他DNA1形成新的杂交体，并继续辅助DNA的降解，从而大幅减少了通过DNA杂交的方式固定于电极表面的核酸修饰金纳米颗粒。通过检测金纳米颗粒表面DNA2上结合的电化学信号分子，可推算出待测样本中miR-29a的浓度。借助于双链特异性核酸酶与金纳米颗粒的双重信号放大，该生物传感方法实现了较高的灵敏度，同时，该方法还可以区分同家族miRNA的不同成员。　　2.切刻内切酶结合DNA三角星纳米结构的miR-21生物传感方法　　在第三章中，在玻碳电极表面通过阳离子聚合物PDDA的介导固定金纳米颗粒，然后将两端分别修饰了巯基与亚甲基蓝的捕获探针固定于该电极表面，再通过其与miR-21、辅助探针的杂交，形成DNA三角星纳米结构。切刻内切酶可以识别捕获探针/辅助探针双链并切断捕获探针，释放miR-21与辅助探针，再生的核酸分子可以与电极表面其他单链捕获探针形成新的三角星纳米结构，并继续引发酶切反应，导致电极表面大量捕获探针被切断，亚甲基蓝离开电极表面，从而可得到明显降低的电化学信号。通过该方法检测miR-21可以实现较宽的检测范围和amol量级的检测限。　　3.核酸连接反应结合银纳米颗粒构建miR-21生物传感方法　　在第四章中，修饰于金电极表面的DNA1通过miR-21的介导可以与修饰有氨基的DNA2杂交形成三明治夹心结构，该结构可以拉近DNA1与DNA2的5和3末端，通过酶催化的连接反应使其组成一条DNA链，从而使DNA2片段在变性过程中仍然保持在电极表面，其5端的氨基可以与银纳米颗粒发生共价反应，将银纳米颗粒固定于电极表面，通过银纳米颗粒的溶出伏安响应的检测即可反映待测溶液中miR-21的含量。　　4.链置换反应与切刻内切酶介导的miR-155生物传感方法　　在第五章中，通过链置换反应与切刻内切酶催化酶切反应，同时利用银纳米颗粒的溶出伏安响应，最终实现了超灵敏miR-155检测方法的构建，检测限为70aM。此外，该方法可以直接检测细胞裂解液中的miR-155，可以作为miR-155检测和相关疾病诊断的有效工具。　　5.联合DNA四面体纳米结构与滚环扩增构建let-7a生物传感方法　　在第六章中，DNA四面体修饰的金电极被用作生物传感的分子识别界面，通过DNA四面体、let-7a、引物探针之间的杂交反应，将引物固定于金电极表面，并起始后续的滚环扩增反应。其长链产物进一步通过与相应核酸探针的杂交反应，富集大量银纳米颗粒用于电化学信号的输出。该检测方法实现了50aM let-7a的检测灵敏度，此外，该方法还可以识别仅仅相差一个或两个碱基的同家族miRNA。　　6.联合DNA四面体纳米结构与杂交链式反应实现miR-17超灵敏检测　　在第七章中，发展了一种基于两种纳米颗粒的电极界面固定与杂交链式反应的miR-17超灵敏生物传感方法。同样使用了DNA四面体修饰的金电极作为生物分子识别界面，通过后续的杂交反应分别将金纳米颗粒与银纳米颗粒固定于电极表面，通过检测银纳米颗粒的溶出伏安信号来表征miR-17的浓度。该方法检测限为2aM，灵敏度极高。此外，该生物传感器还适用于细胞裂解液的样本。