DNA探针具有特异性结合多种目标物的潜在能力，适用于检测目标DNA序列及其他分析物（如蛋白质、生物小分子、金属离子）。在DNA探针传感器应用中，研究者们通常用荧光染料或荧光纳米粒子修饰DNA序列以实现对目标分析物的检测。这种分析方法通常具有高灵敏度、高选择性，因此在近年来，对这类探针的开发已经成为一个非常热门的研究领域。多数情况下，DNA荧光探针序列同时被荧光团和猝灭剂修饰，以便能够通过荧光共振能量转移（F rster resonance energy transfer，FRET）实现荧光强度的改变。这一修饰过程增加了探针结构的复杂程度，增大了制作难度和成本。为了克服这个缺点，我们分别研究了不同类型的DNA探针参与的检测体系，并用于检测一系列生物分子和离子。这些检测体系分别为：荧光标记的DNA探针与氧化石墨烯（graphene oxide，GO）联用检测体系、单荧光标记的DNA探针检测体系和免标记的DNA与碲化镉量子点（CdTe QDs）联用检测体系。在论文的第一章中，我们介绍了DNA传感器的构成，并举例介绍了DNA探针在各种检测方法中的应用。在论文的第二章中，我们介绍了以GO作为猝灭剂、利用荧光标记的单链DNA（single-stranded DNA，ssDNA）探针检测金黄色葡萄球菌特征DNA序列的方法。实验中，我们使DNA探针优先与目标DNA杂交，然后再加入GO。由于GO对ssDNA和双链DNA（double-stranded DNA，dsDNA）的吸附能力不同，因此在加入GO后，未杂交的ssDNA会被吸附在GO表面，导致荧光猝灭；而加入目标DNA后形成的dsDNA很难被GO吸附，荧光的猝灭程度很低。通过观测DNA探针荧光强度的变化，我们实现了对目标DNA的特异性检测。在第三章中，我们介绍了用荧光染料标记的AGRO100适配体探针检测铅离子的新方法。AGRO100是一种能够形成稳定的分子间鸟嘌呤（guanine，G）-四联体结构的富G核酸。当体系中不含Pb2+时，AGRO100适配体探针处于舒展的单链态，能够被GO吸附，并通过FRET使探针荧光猝灭；加入Pb2+后，AGRO100转变为特殊的分子间G-四联体/Pb2+复合物，对GO的亲和力减弱，使荧光恢复。通过观察荧光强度的变化，我们实现了对Pb2+的检测。在第四章中，我们采用荧光染料标记的富G核酸序列作为探针，开发了荧光检测血红蛋白的方法。加入K+后，氯高铁血红素（hemin）能够与富G探针结合形成G-四联体/hemin复合物，促进电子从染料转移至hemin，导致荧光猝灭。通过检测荧光强度的变化，我们实现了对hemin的定量检测。而在适当条件下，一个血红蛋白能够被胰蛋白酶催化裂解并释放出四个亚铁血红素(heme)分子。亚铁血红素在空气中被氧化生成氯高铁血红素后同样能够与探针序列结合形成G-四联体/hemin复合物并导致荧光猝灭。此时，通过检测荧光强度，我们实现了对血红蛋白的定量检测。在论文的第五章中，我们利用DNA呈负电性的特质，设计了能够通过静电吸引与带有正电荷的鱼精蛋白有效结合的DNA荧光探针,并用于痕量检测鱼精蛋白、肝素及胰蛋白酶。DNA探针与鱼精蛋白的结合能够促进电子从荧光染料转移至鱼精蛋白，有效猝灭探针荧光。但是当体系中有肝素时，由于肝素对鱼精蛋白有更强的亲和力，鱼精蛋白会优先与肝素结合，使荧光恢复。同时，胰蛋白酶能够专一地裂解精氨酸及赖氨酸残基。因此，向DNA和鱼精蛋白的混合物中加入胰蛋白酶后，富含精氨酸的鱼精蛋白被水解，使荧光恢复。据此，我们开发出了一种能够通过荧光强度的变化检测鱼精蛋白，肝素和胰蛋白酶的方法。在第六章中我们利用巯基丙酸（3-Mercaptopropyl acid，MPA）修饰的CdTe量子点、阳离子型表面活性剂溴代十六烷基三甲胺（cetyltrimethylammoniumbromide，CTAB）及富胞嘧啶（cytosine，C）单链DNA（C-ssDNA）之间的静电相互作用构建了一种痕量检测Ag+与S2-的免标记的荧光方法。C-ssDNA能够与CTAB包覆的MPA-CdTe量子点结合，Ag+与C形成C-Ag+-C配位后使C-ssDNA转变为电荷密度更高的发夹结构，这种变化会促进电子从QDs转移至配位的Ag+，导致荧光猝灭；而S2-能够与Ag+形成稳定的Ag+2S，阻碍C-Ag-C对的形成，使荧光恢复。通过检测体系荧光强度的变化，我们得以定量检测Ag+与S2-。