核酸适配体(Aptamer)是通过筛选得到的可与特定生物标记物特异性结合的单链寡聚核苷酸(RNA或DNA)。由于核酸适配体具有对靶标有专一的强亲合力、分子量小、无免疫原性、化学稳定性好、结构易修饰等优点，近年来已经成为生物标记物、尤其是蛋白质检测领域的研究热点。本论文以具有重要生理功能的靶标-核酸适配体为模板，设计染料超分子聚集体识别探针，在充分研究探针与核酸适配体G-四链体相互作用的基础上，构建生理体系中以核酸适配体G-四链体为介导、超分子聚集体为探针的靶标无标记检测新方法，进一步对所构建方法进行优化设计，以期提高检测方法的灵敏度和特异性，并考察方法在临床样本中的应用研究。主要研究如下:　　1.通过TBA G-四链体结构识别探针设计，构建了新型凝血酶超灵敏检测体系。　　凝血酶是人体凝血级联反应过程中的关键蛋白酶，在正常人血液中其含量极低(约皮摩尔级，pM)。凝血酶核酸适配体TBA与其解离常数为纳摩尔级别，由此，直接利用TBA构建的检测体系难以满足临床应用需求（含量为pM级别凝血酶测定）。基于TBA对凝血酶的特异性结合，以及染料超分子聚集体对TBAG-四链体结构的高灵敏识别能力和两者相互作用后产生的几何级信号放大效应，构建了一种全新的超灵敏凝血酶检测体系。通过对实验参数的优化设计，上述构建的新型检测体系不仅可以实现pM级别凝血酶的高灵敏检测（检测限为2pM，线性范围为0-5pM），而且成功克服了凝血酶检测体系中普遍存在的钾离子干扰问题，临床样本的应用研究结果进一步表明，上述新型检测体系对凝血酶具有高特异性和高选择性，且可直接用于稀释人血清样本中凝血酶的高灵敏定量分析检测。该成果为临床凝血酶实时定量检测提供了一种全新的检测方法，填补了目前临床凝血酶定量分析检测方法的空白。该研究成果发表于《Analytical Chemistry》，并已申请国家发明专利(201510729710.2)，专利权已转让给企业，将进一步合作开展后续的产品应用开发。　　2.基于金属离子对TBA G-四链体结构的调控机制，实现临床样本中钾/铅离子的高特异性检测。　　在上述研究的基础上，发现不同金属离子诱导形成的TBA G-四链体在结构上存在着微小差异，而以TBA G-四链体为模板诱导形成的DMSB聚集体对上述G-四链体结构的微小变化具有强烈的信号反应，它能够直接调控染料DMSB的聚集和解离。基于此，构建了一种兼具灵敏度和特异性的荧光无标记检测新方法，该方法能够实现对血钾、血铅的准确快速检测。与其他方法相比，该方法实现了在145mM（模拟人正常生理环境中钠离子的浓度）的高钠缓冲环境中对10μMK+和0.2μM Pb2+的准确测定，有效克服了高钠离子的干扰。更值得一提的是，将该方法成功地应用到人血清中钾、铅离子的检测。上述研究工作可为临床金属离子的实时检测提供一个简便通用的传感平台。该部分工作内容已申请国家发明专利(201710382262.2，201711145632.7)。　　3.具有双结合模式的靶向核酸适配体D12平行G-四链体结构的高效识别探针设计及机理研究。　　哺乳动物的癌基因启动子区域包含许多可形成平行结构G-四链体的GGA重复序列，其中5-GGAGGAGGAGGA-3(D12)序列可特异性的与prpsc结合，prPsc是传染性海绵状脑病（Transmissible Spongiform Encephalopathy，TSE）唯一被认可的生物标志物。针对D12与prpsc特异性作用后形成的D12G-四链体结构特点设计特异性识别探针，有望实现生物标志物prpsc的定量分析，这对传染性海绵状脑病的发病机制研究以及实现TSE早期诊断有极其重要的意义。然而，目前尚无特异性识别D12G-四链体探针的文献报道。基于此，通过对探针进行结构设计、合成和筛选，进一步研究发现DMSB对D12所形成的G-四链体结构具有特异性识别能力。通过多种实验表征手段，评价并解析了DMSB与D12G-四链体的结合模式。实验结果证明，DMSB分子探针以“末端堆积”和“沟槽嵌插”双结合模式与D12G-四链体进行特异性结合。DMSB对D12G-四链体高特异性识别为今后构建以D12为介导的prpsc检测方法提供了坚实的基础。