从古至今,恶性肿瘤疾病对人类生命健康的威胁甚为严重。K-ras基因作为肿瘤原癌基因,是维持生物机体正常生命活动所必需的基因,其在细胞内的异常表达会引发肺癌,胰腺癌及结直肠癌等多种癌症。急性淋巴细胞白血病是属于人体血液系统的肿瘤疾病,前期发病不明显,后期致死率高。在美国,每年约有3000至4000人被诊断出患有急性淋巴细胞白血病,其中三分之二是2到5岁的儿童。但是,随着科学技术的发展,科学工作者们逐渐发现恶性肿瘤的形成是基于分子水平的事件,是遗传信息的改变所造成的。所以从核酸分子水平研究恶性肿瘤疾病的发病机理,并对其进行早期的检测和筛查极为重要。在本工作中,我们成功开发了三种基于新型探针的新颖DNA生物传感器用于检测恶性肿瘤的核酸生物标志物。实验结果表明所设计的DNA生物传感器在基因检测方面显示出了巨大的潜力,并在实际检测中具有广阔的应用前景。首先,基于一种新颖的回文分子信标（PMB）,结合聚合酶介导目标循环的信号放大技术,构建了一种高灵敏检测K-ras基因的生物传感器。该传感方案中的PMB可以形成分子间二聚体,同时可以在聚合酶的存在下,使分子信标探针能够以自身为模板进行延伸。并将目标基因置换下来,使其打开下一个分子信标,从而触发链置换扩增反应。使得荧光信号大大增强,实现对K-ras基因的高灵敏检测,检测下限低至10 pM。此外,该传感系统还在复杂生物环境和实际样品的检测中表现出优异的检测性能。其次,基于含有G-四链体区域和核酸外切酶Ⅲ（ExoⅢ）剪切区域的功能化发夹探针（HP）,设计了一种无标记的DNA传感器,用于急性B淋巴细胞白血病的生物标志物Pax-5a基因的检测。发夹结构中的茎和G-四链体等非单链片段可以被一定浓度的ExoⅢ消化,使得有无目标存在时的紫外信号产生差异变化,从而实现对Pax-5a基因的超灵敏检测。该传感器对非目标基因具有良好的判别能力,并且在含有血清的复杂生物环境中的检测能力也非常出色。最后,我们利用多酶辅助信号放大的策略,构建了一种灵敏度更高的无标记电化学传感系统,用于Pax-5a基因的检测。在该传感系统中,Pax-5a基因能够在限制性核酸内切酶和聚合酶的作用下循环打开发夹探针,并生成大量的G-四链体序列。Pax-5a的超灵敏检测可通过G-四链体/氯化血红素络合物在电极表面催化H₂O₂还原的反应来实现,传感系统的检测限低至4.6 fM。该传感系统中的酶促扩增反应过程在电极外部进行,这一做法降低了操作的复杂性,避免了电极表面的吸附干扰。同时为我们以后传感器的构建提供了新的思路。另外,该生物传感器具有良好的特异性和稳定性,并且在复杂的底物环境中也具有优异的检测能力。