背景:生物分子是自然存在于生物体中的分子的总称,是组成生命的基本单位。对关键生物分子进行活体原位成像,有利于实现其生物功能解析及新型诊疗试剂的开发。近年来,虽然核酸适配体传感器在分子检测领域取得了较大的进展,但其在高灵敏、高准确性活体分子成像方面仍然受限。核酸串联扩增分析是指以核酸分子作为元件构建功能模块的一类新兴的传感分析技术,一般由靶标捕获识别和信号串联扩增输出的两个功能模块组成。将不同的核酸扩增线路进行串联,可形成DNA电路。DNA催化电路具有设计简单、稳定性好、高度可编程性等优点,可灵活串联,在等温条件下对单个分析物进行多重转换输出放大信号,为胞内分子原位放大检测提供了有效手段,在生物分子成像领域展现出巨大的应用潜力。目的:构建具有高灵敏性、高特异性和普适性的适配体传感器用于活体内生物活性分子的检测与成像。方法:利用DNA催化电路高度可编程性等优点和核酸适配体对配体的高特异性和亲和性的特点,构建基于无酶串联DNA电路的适配体传感器用于生物分子检测与成像。首先,通过凝胶电泳实验、原子力显微镜成像和荧光实验验证该适配体传感器的可行性;其次,对该适配体传感器进行条件优化使其具有最佳的传感性能;接着,以三磷酸腺苷（ATP）为靶标分子,探究该适配体传感器对ATP体外检测的灵敏性,同时引入ATP的类似物,探究该适配体传感器对ATP的检测特异性;另外,将该适配体传感器进行简单的修改和设计用于检测其他生物分子（例如:凝血酶和细胞色素C）,研究其普适性;然后,使用转染试剂将该适配体传感器转入He La细胞中,探究其用于胞内ATP成像的效果;最后,将该适配体传感器封装在肿瘤靶向性纳米载体中,探究其在活体肿瘤内对ATP成像与定位的效果。结果:（1）该适配体传感器是切实可行的,可以在体外灵敏地检测ATP,最低检测限是106 n M;（2）与ATP类似物相比,该适配体传感器对ATP具有明显的响应性,可以很容易的将ATP与其他相似的生物分子区分开来,特异性地识别并结合ATP分子;（3）重新设计修改后的适配体传感器对凝血酶的检测限可低至5 p M,对细胞色素C的最低检测限为0.1μM,表明该适配体传感器可以作为一个通用的检测平台用于其他生物分子的检测;（4）共聚焦成像以及相应的荧光信号散点图和统计直方图结果显示该适配体传感器在活细胞内对ATP优秀的检测性能;（5）活体成像结果以及小鼠肿瘤部位荧光信号的定量分析图显示该适配体传感器能够以高空间选择性实现肿瘤靶向ATP分子成像。结论:本文成功构建了具有高灵敏性、高特异性和普适性的适配体传感器,通过肿瘤靶向载体递送,该适配体传感器实现了活体肿瘤内ATP分子的高灵敏成像与精准定位,在其他关键生物分子的原位可视化与相关生理过程研究领域具有巨大应用潜力。