纳米技术的出现为多学科交叉发展带来了新的契机。纳米医学是应运而生的一个研究热点,为疾病诊断及相关分子机理研究提供了新的手段。分子识别是开展生物研究的第一步,生物体内天然存在一些分子识别体系,如抗原与抗体,酶与底物,核酸碱基配对等。相较于抗体与酶等生物大分子,核酸分子尺寸小,而且固相合成技术的发展使核酸分子的体外批量合成及化学修饰成为现实。基于碱基互补配对原则核酸可以对其互补序列进行识别,九十年代核酸适体的发现更加促进了核酸在分子识别方面的应用。核酸适体是具有识别功能的单链核酸,通过折叠成特定的三维结构与靶分子结合。核酸适体不仅具有核酸分子的诸多特点,而且核酸适体的靶标范围十分广泛,大至细胞,小至小分子。正是由于核酸分子所具有的识别功能及诸多特性使其分子识别研究中具有极大的应用价值。除了分子识别外,用于反映或调控生物分子水平及活性的功能单元也是必不可少的一部分。无机纳米材料与生物分子尺寸相当,是进行生物医学研究的有效工具。与体相材料相比,无机纳米材料具有小尺寸效应、量子尺寸效应等,赋予其丰富的光学、电学、磁学等理化性质,可以作为信号单元协同分子识别单元设计分析探针,输出可供检测的光、电、磁信号反映生物分子的含量及动态变化。另外,细胞及某些生物分子对光、电、磁等外部刺激具有响应性,而且纳米材料独特的结构和表面特性可以将外源分子载入细胞,或者依靠其自身性质改变细胞内的动态平衡,因此纳米材料也可以用于调控细胞活动和生物分子行为。随着纳米合成技术的进步,性质丰富且功能多样的纳米材料越来越多,这也促使功能纳米材料被广泛地应用于生物医学研究。在本工作中,我们基于核酸分子及其他无机纳米材料,设计并制备了一系列基于核酸分子功能化的纳米复合材料,并探究了其在生物标志物检测与生物分子调控中的应用。本论文的主要研究内容如下:（1）设计了核酸功能化的长余辉纳米探针并将其与光子晶体结合构建了癌症标志物检测基底。长余辉纳米探针可以有效消除生物样本中的背景荧光干扰,同时光子晶体可以放大探针的余辉信号。由此构建的检测基底成功实现了尿液中膀胱癌相关的生物标志物的分析检测。（2）基于β-淀粉样多肽（Aβ）核酸适体与锌离子(Zn2+)核酸适体构建了双核酸适体分子调节器。该分子调节器可以特异性地识别Aβ及Zn2+,一方面可以通过分子调节器中的荧光信号的恢复反映Zn2+的水平,另一方面可以通过特异性捕获Aβ周围的Zn2+实现Aβ的聚集抑制。（3）基于核酸适体与黑磷量子点设计了仿生基质小泡,并进一步将其用于细胞矿化调控与活体骨组织再生。核酸适体引导仿生基质小泡在成骨细胞周围富集。黑磷降解生成磷酸根离子(PO43-)促使成骨细胞周围的PO43-浓度增大,从而促进细胞矿化。黑磷的光热效应也会刺激成骨相关蛋白的表达上调亦对矿化起到促进作用。仿生基质小泡在细胞矿化及活体骨再生中均表现了良好的性能。