本文工作主要集中于发展以非核酸链目标对象为输入和刺激的DNA逻辑门和链取代反应，以使DNA内部体系能够随外部环境变化产生逻辑响应或动态反应。本研究分为三个部分：　　⑴构建了使用未修饰金纳米粒子的、以小分子为输入的DNA“OR”和“AND”逻辑门。以拆分/合并适配子作为识别单元，以未修饰金纳米粒子作为光学感应单元，我们使用腺苷和可卡因分子作为输入，得到了可目视观察的布尔逻辑输出。逻辑门中不同状态的目标输入能够诱导拆分/合并适配子形成相应的二级结构，使其到金纳米粒子表面的吸附能力和在高盐浓度下对金纳米粒子的保护作用发生改变，产生依赖于金纳米粒子分散性的溶液颜色输出。　　⑵通过开发拆分适配子作为立足点，建立了响应于小分子的DNA链取代反应;加速反应的悬挂端的结合依赖于拆分适配子的合并而不是Watson-Crick碱基配对作用。反应动力学可通过原有互补短链的延伸或是小分子的浓度得以调节。在延伸互补短链时，有腺苷存在时的链取代反应动力学降低且无腺苷存在时的链取代反应被抑制;在改变腺苷浓度时，链取代反应速率随腺苷浓度增加而增大。通过腺苷脱氨基酶的酶解将腺苷自体系中去除之后，含有拆分适配子区域的悬挂端不再被目标物所稳定，反应可通过加热或原有互补短链的进攻得以逆转。　　⑶建立了质子调节的DNA链取代反应。体系中引入质子后，悬挂端之间形成分子间的i-motif结构，促使立足点结合和链取代反应进行，生成新的双链复合物并释放出原有互补短链序列。体系中引入碱后，分子间i-motif结构解体，释放出的短链序列能够通过含互补碱基的立足点区域结合到双链复合物上，促使逆向链取代反应进行以重新得到反应物。整个取代体系相对洁净，不产生除水和盐之外的其他废物。反应能够通过简单地加入酸碱而被激发和逆转，且可反复循环。