作为一种功能性核酸,四极子DNA以其特殊的结构和生物学功能,在分析化学,分子计算,生物传感和疾病诊断方面得到了广泛应用。本论文基于四极子DNA荧光探针和四极子DNA金属酶的特性构建了两个复杂逻辑门和一个无酶免标记的生物传感器。(1)利用四极子荧光探针和简单DNA杂化反应,设计了一个基于无酶条件下免标记的2:1多路复用器。利用四极子荧光探针作为输出信号,实现了低阈值条件下的逻辑操作。实验过程操作简单,无需标记,成本较低,对于发展体内纳米生物器件具有长远的应用。(2)利用四极子荧光探针,结合氧化石墨烯(GO)特异性吸附单链DNA并猝灭荧光基团特点,构建了一个1:2的解多路复用器。仅基于简单DNA链竞争反应,成功实现了1:2解多路复用器的逻辑操作。(3)基于具有类过氧化物酶性质的四极子-铜金属酶的催化活性,构建了一个同时检测组氨酸和半胱氨酸的比色策略。通过实际检测,组氨酸和半胱氨酸的最低检测限分别为10 nM和5 nM。该方法灵敏性高,成本低,操作简单,符合即时检测的要求。