核酸(Nucleic Acid)广泛存在于所有动植物细胞、微生物体内,是遗传信息的载体。功能核酸的发现将人们对核酸的认识提高到了一个新的高度,扩展了人们对核酸分子的研究和利用。由于其独特的优势,功能型核酸被广泛应用于分离分析、临床诊断、靶向药物输送以及构建传感器等领域。本论文基于功能核酸,构建了非标记、高灵敏度、高选择性的离子传感器以及以不同离子作为输入信号的逻辑门系统。1、基于Pb2+对G-四链体结构有显著的稳定作用,构建了Pb2+的荧光强度增强传感器。功能核酸AGRO100与Pb2+作用后,其构象由单链结构转变为G-四链体结构。荧光分子NMM与单链结构的AGRO100作用较弱,体系的荧光强度较弱。Pb2+存在时,AGRO100转变为G-四链体结构,NMM与G-四链体发生强烈的作用,体系荧光信号大幅度增强。因此,可实现对Pb2+的高灵敏度、高选择性检测。该方法具有简单、快速的优点,并且在0-1.0μM的浓度范围内,Pb2+浓度与体系的荧光强度呈良好的线性关系(R2=0.9949),检测限为3 n M。2、基于DNA对Tb3+特征荧光的增敏作用,构建了响应Ag+的荧光信号增强检测体系和响应半胱氨酸(Cys)的荧光信号降低检测体系。首先根据圆二色谱和荧光光谱数据,初步确定了增敏Tb3+荧光的该DNA序列的结构。利用该方法检测Ag+时,在0-2.5μM的范围内具有良好的线性(R2=0.9984),检测限为0.1μM。该Ag+传感器对Ag+具有非常高的选择性,可用于复杂样品中Ag+的检测。当基于巯基螯合Ag+检测半胱氨酸时,在0-1.5μM浓度范围内线性关系良好(R2=0.9985),检测限为50 n M,能够实现对半胱氨酸高特异性、高灵敏度的检测。3、利用DNA三链和G-四链体这两种特殊的结构,构建了以不同离子作为信号输入的多种逻辑门。首先构建了以H+和K+作为信号输入的AND逻辑门;在含有K+的溶液中,构建了以H+和Ag+作为输入的INHIBIT逻辑门,并利用该INHIBIT逻辑门实现了高灵敏度检测Ag+,在0-10μM的浓度范围内线性良好(R2=0.9865),检测限为50 n M;在酸性含有K+的溶液中,构建了以Cu2+和Ag+作为输入的NOR逻辑门。