癌症早期的有效诊断可以极大地提高患者的治愈率。如果想在最先进的医学影像技术筛查之前发现癌症的踪迹,实现对癌症的超早期筛查,势必需要借助肿瘤生物标志物的帮助。循环肿瘤DNA（ctDNA）,作为新兴液体活检技术的主要检测对象,携带着与原发肿瘤一致的基因信息,能够有效地预示癌症的发展。针对ctDNA的快速分子诊断技术已成为临床进行无创且及时诊断最具有临床意义的液体活检方法之一。然而现有的ctDNA检测技术仍然存在一些挑战。基于PCR的检测技术会因为核酸污染、碱基错配等因素影响,使得目标核酸未扩增或导致非特异性扩增影响检测结果。二代测序技术则因其价格昂贵、测序分析需要专业协助等限制难以广泛普及。核酸荧光探针也有一些固有缺陷,比如传统荧光基团存在背景荧光干扰和自吸收等问题,都或多或少地影响着检测的灵敏度。在本论文中,通过对ctDNA特点的研究与对传统荧光分子探针的借鉴,我们开发并构建了一种基于Toehold介导的DNA链置换反应技术并用于ctDNA灵敏稳定抗干扰检测的近红外荧光纳米探针。我们采用具有较大反stokes位移、无光漂白、近红外波段激发发射的上转换纳米颗粒作为荧光能量供体以规避传统荧光分子探针的弊端。金纳米笼颗粒被用作荧光能量猝灭基团,利用其高消光能力和化学稳定性保证探针的灵敏度和稳定性。设计稳定、高效、不易受外源核酸影响的Toehold介导的DNA链置换反应是近红外荧光纳米探针信号转导的关键。实验结果表明所构建的这种近红外荧光纳米探针对于靶ctDNA有着良好的线性响应性,其线性范围为5 pM至1000 pM,检测限低至6.30 pM（S/N=3）。该探针同时还具备较优异的特异性与稳定性,对于单个碱基的突变具有较好的识别能力,并且能在连续激光激发下与长时间的储存条件下保持稳定。更重要的是,设计的近红外荧光纳米探针在复杂的血清生物样品中进行检测仍然具有高的响应性。因此,本文所设计的灵敏稳定抗干扰的近红外荧光探针有望为癌症早期诊断和快速临床监测提供一种新的思路。