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DNA具有序列可设计、合成简单、易于改性、生物相容性好等诸多优点,已用于构建多种DNA纳米结构,广泛应用于生物传感、生物成像、生物医药等领域。本文基于DNA自组装技术构建了一系列新型DNA结构,与荧光、电化学、比色、光热等分析方法相结合,实现对miRNA、pH、外泌体等的灵敏、特异检测与成像分析。本论文主要开展了以下三方面工作:一、靶引发动态发夹自组装用于活细胞内miRNA信号放大原位成像分析提出了一种基于靶分子引发的动态发夹自组装策略,用于构建DNA纳米结构,实现了miRNA-21和乳腺癌易感基因1号（BRCA1）的信号放大检测以及活细胞中miRNA的原位成像分析。与传统的催化发夹组装技术相比,本工作通过在发夹DNA环部设计“spacer”结构,有效防止目标miRNA在组装过程中被取代,进而自组装得到DNA纳米刷结构。即,在未引入目标miRNA的情况下,发夹DNA可以在溶液中以亚稳态共存;当加入目标miRNA后,引发toehold介导的链置换反应,在等温条件下自组装得到DNA纳米刷结构,从而实现对miRNA的检测,检出限达1.88nM。该方法具有良好的特异性,可以区分单碱基错配的目标miRNA。进一步将该方法应用于活细胞中miRNA-21的荧光成像分析,实现了不同活细胞中miRNA-21表达水平的监测。此外,基于长链核酸引发双向动态发夹自组装,实现了对BRCA1的高灵敏、高特异性检测,在生物传感、生物成像、癌症早期诊断等领域具有广阔的应用前景。二、基于滚环扩增制备pH敏感型DNA组装体用于构建电化学双信号生物传感器基于滚环扩增技术制备pH敏感型DNA组装体,用于构建电化学双信号生物传感器,实现了微量生物样品中pH的高灵敏检测。利用滚环扩增技术合成富含pH响应序列的长单链DNA（ssDNA）,通过酰胺反应将其固定到磁珠上,进而与短链DNA（L0）杂交生成具有单双链交替的DNA组装体,其中双链部分为阿霉素（DOX）提供结合位点。当pH降低时,DNA组装体中pH响应序列折叠成i-motif结构,从而导致双链部分解链,同时释放L0和DOX,磁分离后收集上清液。同时,采用石墨烯量子点（GQDs）修饰玻碳电极,通过酰胺反应结合捕获探针。将磁分离后溶液滴加到电极上,DOX即可吸附在电极表面,L0触发催化发夹组装,将亚甲基蓝（MB）修饰的信号探针引入电极表面,通过检测DOX和MB的电化学信号实现微量样品中pH的灵敏检测,检测范围为4.0～7.0,并应用于尿液等实际样品中pH的检测。三、基于滚环扩增自组装DNA花型结构封装纳米酶用于构建外泌体双模式生物传感器提出了一种基于滚环扩增自组装DNA花型结构封装纳米酶比色/光热双模式检测外泌体的方法。将外泌体适体的互补序列设计到环状模板中,通过滚环扩增反应,实现了外泌体适体的扩增,并成功制备封装石墨烯量子点纳米酶/3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（GQDzyme/TMB）的微米级DNA花型结构。将外泌体的另一条适体固定到96孔板底部,通过外泌体与适体的特异性识别作用捕获目标外泌体,进一步与封装纳米酶的DNA花型结构结合,形成“适体-外泌体-DNA花”三明治结构。加入H2O2后,GQDzyme催化TMB氧化,氧化态TMB一方面表现出颜色的变化,另一方面在近红外激光照下产生热效应,从而实现比色、光热双模式对外泌体的灵敏、特异检测。