发展精准的疾病早期诊断方法是人们长期关注的课题。目前,针对疾病的诊断通常聚焦于相关生物分子,如miRNA是一类短而小的非编码蛋白的核糖核苷酸,在调控基因表达方面具有重要的作用。研究表明,miRNA的异常表达与多种疾病存在密切联系。因此,开发高效的miRNA检测技术对疾病的早期诊断具有重要的意义。DNA纳米线是一类新型的纳米结构,具有设计灵活、稳定性好、细胞毒性低等优势。将该结构与核酸探针结合,有望为细胞及活体内肿瘤标志物的分析提供新思路。针对目前报道的核酸探针存在响应速度慢、稳定性差和易出现假阳性信号等问题,本论文以miRNA为研究对象,通过对DNA纳米线进行功能化修饰,发展了两种新型的DNA纳米探针用于肿瘤细胞和活体内miRNA的原位分析,具体研究内容如下:（1）多价自组装的DNA纳米线用于细胞和活体内miRNA的原位加速成像研究本工作将双链DNA探针和核酸适配体共同组装在DNA纳米线上制备了一种具有局域加速效应的纳米探针。当存在目标物miRNA-21,其能够触发DNA探针发生链置换反应,将淬灭链置换下来,从而恢复荧光信号。实验结果显示,该探针相比于游离的双链DNA探针,反应时间缩短了约2.5倍,检测限低至100 pM。基于DNA纳米结构优异的稳定性和低细胞毒性,该探针实现了对活体肿瘤区域内miRNA-21的成像研究。（2）内源性蛋白酶驱动的DNA纳米探针用于细胞和活体内miRNA的分析研究为了进一步提高检测的精准度,本章发展了一种内源性蛋白酶驱动的DNA纳米探针用于细胞及活体内miRNA的特异性检测。该设计采用AP位点功能化DNA纳米线,并结合荧光共振能量转移技术,构建了一种新颖的DNA纳米探针用于let-7a和miRNA的比率型荧光成像。当同时存在APE1和let-7a时,体系才能产生FRET信号,从而实现对两种目标物的检测。基于DNA结构优异的稳定性,本工作进一步探究了该探针对小鼠活体内肿瘤的成像能力。结果显示该探针可以实现正常组织和肿瘤区域的精准区分。