癌症作为全球人类致命的疾病之一，具有较高的死亡率和发病率。根据近年来的研究可知，肿瘤的复发和转移是癌症高死亡率的主要原因。肿瘤组织可分为肿瘤细胞和其所处的微环境，了解细胞外微环境与肿瘤细胞代谢的联系对于癌症诊断和治疗具有重要意义。近年来，科学家将功能核酸、纳米技术与生命医学进行融合，为癌症的早期诊断提供了可靠的工具。功能核酸具有高特异性目标识别能力，同时纳米材料作为新型载体，二者组成的核酸荧光纳米探针具有特异性强，灵敏度高等优点，广泛应用于癌症的早期成像和分析诊断。基于肿瘤细胞与微环境的相互联系和核酸纳米荧光探针的优势，本论文设计了两种pH响应型核酸荧光纳米探针，不仅实现缺氧条件下溶酶体中偶氮还原酶的高选择性成像，还实现了肿瘤细胞内pH和survivinmRNA的成像分析。研究内容如下：
　　1.pH调控和目标激活的荧光探针用于缺氧条件下溶酶体中偶氮还原酶的成像研究。
　　本章中，我们构建了pH调控和目标激活的荧光探针用于监测缺氧条件下溶酶体中偶氮还原酶含量变化。首先，将两端标记了TAMRA和Cy5的i-motif链末端延伸出polyT序列并修饰一个偶氮苯基团形成序列P1。在金纳米颗粒(AuNPs)的表面修饰SH-?CD形成AuNPs-?CD，将P1和AuNPs-?CD通过主客体作用构建荧光探针。当探针进入溶酶体后，探针中的P1在酸性pH下快速折叠成C四链体，使得TAMRA和Cy5相互靠近；当细胞处于缺氧条件下，偶氮还原酶可将探针中的偶氮苯分子还原成氨基，使折叠的P1脱离金纳米颗粒的表面，因此在活细胞溶酶体中产生了增强的荧光共振能量转移(FRET)信号。该信号由偶氮还原酶和溶酶体内酸性pH共同决定，说明该荧光探针可以选择性监控溶酶体内偶氮还原酶的变化。
　　2.基于DNA四面体和三链DNA的荧光探针用于活细胞内pH和survivinmRNA的成像研究。
　　本章中，我们结合DNA四面体和pH响应型三链DNA设计了灵敏的荧光探针。首先，两条单链DNA的5末端延伸出TA/CG配对的小发夹(环部修饰BHQ1)，另两条单链的3末端延伸同样的序列。四条单链通过退火可以形成四个顶点含有小发夹的四面体。H1、H2(分别标记Cy3和Cy5)的末端延伸出富T/C的序列。在癌细胞外弱酸性环境下，H1、H2与DNA四面体通过三链结构形成荧光探针并保持稳定。当探针进入细胞时，细胞内高pH使H1、H2从四面体上释放，Cy5荧光信号恢复。当mRNA存在时，H1、H2的杂交链式反应被触发使得Cy3和Cy5相互靠近，FRET信号被激活。因此，我们可以在不同的激发波长下获得两种Cy5荧光强度，进而实现pH和survivinmRNA的分析检测。