功能核酸(Functional Nucleic Acid, FNA)是指一类具有化学活性的核酸分子。上世纪，随着DNA双螺旋结构的揭示，DNA化学合成的成熟，以及随后DNA体外筛选技术的发展，DNA分子不再仅仅作为具有储存和传递遗传信息功能的生物分子被生物学家解读；DNA的化学属性也被开发出来，化学家将DNA作为功能核酸分子应用到分子识别，纳米材料自组装、仿生材料等诸多化学领域。功能核酸主要有两类，核酸适体(aptamer)和脱氧核酶(DNAzyme)，这两类DNA分子都由体外筛选技术获得。近年来，分析工作者更是利用核酸分子的识别功能，发展了多种基于核酸分子的生物传感器。这些传感器通过可视化检测、电化学、荧光成像等诸多手段表征实现了从小分子、金属离子、蛋白、核酸等多种分子的高选择灵敏检测。其中，基于核酸分子生物传感的可视化检测由于其成本低廉，操作简单，响应迅速并且不需要昂贵、复杂的仪器，成为最近研究的热门和重点。本文基于这些工作，探索和发展了两类基于功能核酸分子生物传感的可视化检测方法。　　 (1)发展了一种新型的DNAzyme水凝胶生物传感器用于铜离子的可视化检测。首次将DNAzyme应用于水凝胶领域，应用DNAzyme为水凝胶的交联剂，利用铜离子对DNAzyme循环酶割的雪崩效应破坏水凝胶的结构，实现对水凝胶体系从凝胶状态到溶液状态之间的调控，通过金纳米颗粒的扩散作用，可在较短的时间内实现对铜离子的可视化检测。检测限达到10μM，低于美国环境总署(EPA)对饮用水中允许铜离子浓度的限制标准(20μM)，也低于我国国家生活饮用水标准1.0mg/L并且具有良好的选择性，不受其他金属离子的干扰，这使得该体系在实际复杂样品的测试中存在很大的发展潜能。　　 (2)探索了一种基于胶体金层析试纸条的生物样品快速可视化检测。跳出原先胶体金层析试纸条在抗原抗体方面应用的限制，充分利用DNA作为核酸适体的优势，首次将变构探针(aMB)这一概念应用到胶体金层析试纸的检测中来。变构探针是一条包含链霉亲和素(streptavidin)核酸适体序列以及目标物响应序列的分子信标，这种信标只有在目标DNA存在时，变构探针的构象发生改变，才能和streptavidin结合；当没有目标物存在时，由于分子信标对streptavidin核酸适体序列的封闭，不能与streptavidin结合。借用层析试纸条的方法，将streptavidin作为层析试纸测试线上的载体，将胶体金上修饰变构探针，利用变构探针和streptavidin结合与否来验证目标物的存在与否。从而拓展了胶体金层析试纸条应用的通用性。