随着现代科学技术的进步及信息化的普及，现有的存储设备显然不能满足未来海量数据需要长期存储的需求。脱氧核糖核酸（DNA）是一种天然的信息存储介质，具有存储密度大、寿命长等优点。但 DNA 容易受到外界环境的影响而降解，因此 DNA 进行长久地存储与读取需要人工的保护。而磁性荧光微球这种多功能纳米材料既具有出色的磁学特性，可实现待测样品的快速富集与分离，同时还具有良好的荧光特性，在 DNA存储领域极具应用潜力。
　　本文针对磁性荧光二氧化硅微球制备过程中存在的步骤繁琐、微球易团聚、引入复合材料后微球磁响应不强、磁性纳米材料易引起荧光淬灭等问题，围绕目前DNA存储方案中不能对DNA信息进行反复读取、主要为一次性使用、不可回收、并且制备成本较高、操作繁琐等限制展开研究，在二氧化硅微球、荧光二氧化硅微球、磁性荧光二氧化硅微球制备的基础上，成功构建了一种可开关DNA存储结构复合物，该复合物可温控释放DNA并可磁分离操纵，能够实现DNA信息的反复读取和保存，为DNA存储提供一种新型介质与技术。
　　首先通过调节氨水、TEOS、水的用量及转速、温度、反应时间等影响因素，采用St?ber法利用TEOS在乙醇水溶液中能够发生水解缩合反应生成二氧化硅粒子这一原理，成功稳定可控地制备出了一系列尺寸梯度在100 nm到600 nm之间粒径均一、单分散性好、球形度佳的二氧化硅微球。
　　然后通过硅烷偶联剂APTES成功将Cy5荧光分子包埋进二氧化硅微球中，制备得到粒径均一、单分散性好、抗光漂白能力优、染料泄露程度小的荧光二氧化硅微球，并系统地研究了TEOS、氨水的用量、反应时间、荧光分子连接方式、Cy5用量对荧光微球形貌和性质的影响。制备的荧光二氧化硅微球在荧光共聚焦显微镜下受到激发光照射后能够发出明亮的红色荧光。受到氙灯1小时照射后，荧光强度仅下降3%。保存一年后，荧光强度没有明显降低。
　　随后以制备的荧光二氧化硅微球为基础，通过静电作用力，使用layer-by-layer的方法将带正电的PEI与带负电的Fe3O4磁性纳米颗粒修饰在荧光微球表面，制备得到最外层为氨基修饰的磁性荧光二氧化硅微球。通过能谱分析、红外光谱、热重分析、VSM表征等一系列表征方法，表明磁性荧光二氧化硅微球具有较强的荧光强度，Fe3O4磁性纳米颗粒成功修饰在荧光微球表面，并且制备的磁性荧光二氧化硅微球具有超顺磁性与良好的磁响应性。
　　最后在制备的约70 nm二氧化硅微球和约500 nm磁性荧光二氧化硅微球的基础上，分别制备得到亲和素化磁性荧光二氧化硅微球、羧基化二氧化硅微球和羧基化磁性荧光二氧化硅微球，然后通过共价键将记录信息的 DNA 单链和与其互补的 DNA 单链分别修饰在磁性荧光二氧化硅微球与二氧化硅微球表面，两者通过DNA杂交可自组装形成以磁性荧光二氧化硅微球为核、二氧化硅微球为壳的可开关DNA存储结构复合物。该复合物在使用时可通过热变性处理打开DNA双链，并通过磁分离可重新得到偶联DNA的磁性荧光二氧化硅微球和二氧化硅微球，对偶联记录信息DNA的磁性荧光二氧化硅微球进行荧光定量 PCR 和测序，其测序结果与已知序列相似度大于 90%，说明制备的可开关DNA存储结构复合物成功实现对DNA信息的读取，并且具有操作简单、可控、可回收的优势。