近年来，生物纳米探针由于具有在检测空间、时间和灵敏度方面的优势，为细胞和活体层面信息获取提供了新的思路和方法，并在一定程度上取得了实际性的应用进展。与此同时，针对生物纳米探针的细胞和活体层面复杂生命活动的动态、实时、原位过程研究中不断反馈来的应用效果以及不足，也进一步对生物纳米探针的设计和研究提出新的要求和挑战。我们课题组近几年在已开展的细胞、亚细胞层面生命活动纳米表征的工作基础上，围绕细胞和活体层面信息获取的功能化纳米材料探针和分子探针设计、制备和应用问题开展了深入、系统的研究，取得如下研究进展：(1)为解决生物纳米探针信息获取的特异性问题，利用 cell-SELEX技术、芯片 SELEX 技术等，设计并筛选了包括肌红蛋白、血红蛋白、C 反应蛋白、谷丙转氨酶等重要生物分子和肝癌、胆管癌、鼻咽癌等肿瘤细胞在内的核酸适配体探针，并在此基础上通过进一步构建锁核酸和反转 T 碱基修饰的近红外荧光标记核酸适配体探针，极大改善了其用于血清中靶肿瘤细胞的特异性检测稳定性并拓宽了活体肿瘤成像窗口；(2)为实现生物纳米探针信息获取的靶点信号放大输出，发展了银纳米簇邻近荧光增强、基于铜纳米簇荧光强度随单链 poly T 长度变化的原理构建检测平台、配体诱导量子点组装的激子能量转移型纳米探针等一系列基于功能纳米材料的信号放大策略以及杂交链式反应、基于邻近效应和酶辅助信号放大、核酶催化分子信标切割等一系列基于分子探针技术的信号放大方法；(3)针对活体肿瘤组织的微酸性环境和肿瘤特异性高表达的生物分子等，构建了基于介孔二氧化硅纳米颗粒、金纳米材料、上转换纳米材料等的靶点刺激响应性生物纳米探针，包括 pH、光、ATP、谷胱甘肽和金属基质蛋白酶等的响应体系，系统开展了细胞和活体层面的可控药物释放和诊疗一体化研究。