本论文采用自组装技术,以非手性纳米材料为基元构建了手性纳米粒子二聚体结构,研究了二聚体结构与细胞的相互作用,并建立了细胞内高灵敏度高特异性的端粒酶传感检测新方法,以及对食品中营养物质叶酸的表面增强拉曼高灵敏传感检测。此外,通过构建等离子纳米棒二聚体卫星状多级次组装结构实现对活体肿瘤的多模态成像传感与治疗。首先,以DNA分子为骨架将相同粒径的等离子纳米金和纳米银颗粒分别与半导体量子点构建成异质二聚体结构,以及量子点与量子点组装成的二聚体结构。通过圆二色光谱表征发现,等离子贵金属与半导体量子点组装成的二聚体结构,能在贵金属的等离子吸收区域和半导体量子点吸收区域产生了强烈的圆二色吸收峰。而单纯的半导体量子点只在其自身区域有吸收。其手性来源是二聚体的粒子与粒子之间是形成了一定的二面角,从而产生了圆二色信号。同时,由于贵金属的等离子效应,会使得产生的圆二色信号比单纯的半导体材料信号更强烈。其次,构建了等离子金纳米粒子二聚体,首次采用等离子手性信号来观察组装体与生物细胞之间的相互作用。通过圆二色信号变化发现,组装体在进入细胞前后,其手性信号发生了翻转。冷冻三维重构证明,二聚体材料进入前后的二面角发生了扭转。进一步研究表明,细胞内的p H、离子强度以及蛋白浓度不同导致了二聚体进入细胞前后的构象发生变化,从而导致不同的手性信号。另一方面,采用左右旋圆偏振光对偶联有光敏分子的纳米金二聚体进行照射,可以发现当二聚体进入细胞内部后,其对左旋偏振光的吸收明显增强,产生单线态氧的能力也比右旋偏振光照射下强。而在细胞外,二聚体在右旋偏振光照射下产生单线态氧的能力比左旋的强。从而间接证明二聚体材料在细胞内的构象发生了变化。第三,采用适配体DNA构建了纳米金异质二聚体手性传感器,实现了对细胞内的端粒酶的高灵敏高特异性检测。异质二聚体在进入细胞后具有较高的生物相容性和稳定性,并且能与癌细胞中端粒酶特异性结合使结构发生解离,进而产生手性信号变化。本方法对端粒酶的检测灵敏度达到1.7×10-15 IU。首次建立了细胞内生物分子手性传感检测方法。第四,基于抗原抗体的特异性识别反应构建了金银纳米粒子异质二聚体表面增强拉曼传感器,实现了对食品中叶酸的高灵敏检测。对叶酸的检测灵敏度达到0.86 pg/mg,是目前报道最高的。第五,基于金纳米棒二聚体,采用多级次DNA自组装技术将其与上转换纳米材料构建成卫星状结构。利用这种组装结构能够实现对肿瘤细胞的多模态成像技术介导的光热治疗和光动力治疗。成像技术包括核磁共振成像,上转换发光成像,x光断层扫描,光声成像。同时,由于二聚体结构强烈的等离子耦合作用,使得金纳米棒二聚体的光热转换效率是单纯纳米棒的两倍之多。并最终首次利用组装体结构,实现对活体肿瘤的多模态成像和光治疗。