随着科技的进步和经济社会的快速发展,有害污染物也越来越多地释放到环境中,对环境质量造成了严重的影响。因此,迫切需要低成本、快速和便携性的新型检测工具对环境中污染物进行检测。脱氧核酶生物传感器具有特异性强、反应灵敏等特点,已经在人类健康和环境分析等领域开展了广泛的应用。脱氧核酶一般为线状,在复杂基质环境中容易被降解,导致催化反应受到影响,进而影响传感效果。环状脱氧核酶是一个闭环结构,具有抗核酸外切酶降解的生物稳定性、热力学稳定性等特点。为此,本论文通过体外筛选技术获得环状脱氧核酶,在对其性能进行表征的基础上构建环状适体核酶,并成功对细胞内的ATP进行响应。具体内容如下:（1）设计了环状脱氧核酶的体外筛选策略。体外筛选一共进行了12轮,反筛去除催化裂解的线状文库,正筛得到催化裂解的环状文库。筛选结束后将筛选产物进行高通量测序,对测序结果中排名前五的序列进行合成并验证催化活性。其中前两条序列具有在环状催化活性高而在线状催化活性低的特点,对应的环状脱氧核酶CD1和CD2是符合筛选要求的目标序列。（2）表征了环状脱氧核酶的相关性能。由于CD2的催化活性优于CD1,所以选取CD2作为表征对象,对其最适反应温度、最佳p H条件、最适Mn2+浓度和二价金属离子特异性进行研究,并验证了环状脱氧核酶比线状脱氧核酶在复杂基质中更加稳定。通过序列删减实验,进一步得到了碱基数量更少的环状脱氧核酶序列CD2N4,其表观催化速率可达0.012 min-1。进一步发现底物上的修饰基团去除后,环状脱氧核酶不再具有催化活性,证实底物上的修饰基团对催化有很大的影响。（3）在CD2基础上引入ATP适配体构建了ATP响应型环状适体核酶CD2-ATPapt。通过体外可行性实验证实ATP可以调控CD2-ATPapt的活性,并且ATP适体核酶依然保持着其选择特异性。进一步,将环状适体核酶转染进A549细胞,通过共聚焦显微镜成像和流式细胞分析,转染进环状适体核酶的细胞荧光释放量远高于转染进突变序列和细胞内ATP被抑制实验组细胞的荧光释放量,证实ATP适体核酶可以有效地与细胞内ATP结合,并且可以成功地对细胞内ATP进行响应。本论文通过体外筛选技术,首次得到了复杂基质中稳定存在的环状脱氧核酶,并成功地在细胞内进行传感应用。我们设想本论文中筛选得到的环状脱氧核酶将在环境分析和生物医学等领域展开广泛应用。