利用纳米孔道电化学技术进行单分子分析，无需荧光标记，根据不同待测分子在电场驱动下穿过纳米孔道时产生的皮安级特征离子流阻断信号，能够在单分子水平快速获取待测分子的结构、组成、尺寸和电荷等信息。该方法获得的信息有别于集群研究中的平均值，反映了单个分子的行为特点以及分子随时间变化的特性。基于此，本论文将单个α-hemolysin(α-HL)生物纳米孔道作为分析手段，在水溶液中实时分辨不同聚合度的聚乙二醇化合物;探究野生型Aerolysin生物纳米孔道检测寡聚核苷酸分子的可能性;并将构建的单个Aerolysin生物纳米孔体系用于分辨不同长度的寡聚核苷酸分子;实时观监核酸外切酶“步步降解”寡聚核苷酸的过程;实现对仅有单碱基差异（腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、鸟嘌呤）单链DNA的超灵敏分辨。　　1.基于α-HL生物纳米孔道检测单个高分子化合物的聚合度　　基于α-HL蛋白，探索纳米孔道作为单分子质谱检测高分子化合物聚合度的可能性。以聚乙二醇化合物(PEG)为模型分子，设计了一系列DNA-PEG-DNA偶联物(DPD)。利用DNA的放大作用，将PEG和发夹型DNA结合有效降低单个PEG分子穿过α-HL生物纳米孔道的速度，提高时间分辨率，从而实现单分子水平直接获取分子量最小为140Da化合物的质量信息。　　2.Aerolysin纳米孔道检测单个寡聚核苷酸分子　　创新性地利用野生型Aerolysin生物纳米孔道构建了用于超灵敏检测寡聚核苷酸的分析方法。与常用的α-HL纳米孔相比，Aerolysin纳米孔在寡聚核苷酸检测方面表现出更强的电流和时间分辨能力，能够直接检测仅有四个碱基长度的寡聚核苷酸分子。统计分析结果表明单个寡聚核苷酸在Aerolysin纳米孔中的过孔速度较文献报道的速度降低了近1000倍。进而设计荧光标记的对照寡聚核苷酸链，并通过全内反射荧光实验，获得寡聚核苷酸穿过了Aerolysin纳米孔道的直接证据。　　3.基于Aerolysin纳米孔道的核酸外切酶动力学研究　　以均聚腺嘌呤脱氧核糖核苷酸(dA)n为模型分子，探究Aerolysin纳米孔道对不同长度寡聚核苷酸分子的分辨能力。统计结果表明Aerolysin纳米孔道可实现对2个碱基长度寡聚核苷酸的直接检测。进一步通过对dA3，dA4，dA5和dA10的检测说明Aerolysin纳米孔道可实现对仅有单个核苷酸长度差异的寡聚核苷酸超灵敏检测。将Aerolysin纳米孔体系用于混合复杂体系的分析检测，根据电流随时间变化的原始数据即可识别出不同寡聚核苷酸的种类。同时，将该体系用于实时观测核酸外切酶“步步降解”寡聚核苷酸的过程，为解析核酸外切酶的化学机制提供了新的实验技术手段。　　4.基于Aerolysin纳米孔道的单碱基超灵敏分辨　　基于Aerolysin对寡聚核苷酸的超灵敏分辨，运用该体系检测仅有单个碱基种类差异（腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、鸟嘌呤）的寡聚核苷酸分子，这种方法无需固定化、蛋白改造和附加的工具酶。通过直接读取单分子过孔的电流信号即可实现对寡聚核苷酸中不同碱基种类的直接分辨。在所选定的条件下，Aerolysin纳米孔道可直接检测到100fM浓度的寡聚核苷酸，为检测实际复杂体系低浓度样品中单碱基突变提供了基础。