癌症,是恶性肿瘤的代表,严重危害着人类的生命健康。随着生物传感技术的发展,人们开始从分子水平上去研究癌症的生理和病理机制,以期用于癌症的早期诊断和治疗。核酸探针作为一种重要的分子探针,因其具有易合成、易修饰、设计灵活、性质稳定和易功能化等优点,被广泛地用于肿瘤基因诊断研究。此外,核酸探针还具有组装可控、生物相容性、低细胞毒性等特性,常被用于构建各种DNA纳米结构用于肿瘤细胞成像和药物输送。然而,核酸探针在肿瘤基因诊断等领域依然存在许多有待解决的问题,例如灵敏度低、选择性差、分析速度慢、实验背景高等。为解决以上问题,本论文成功开发了几种功能核酸探针,并借助核酸工具酶、纳米金以及信号放大技术,构建了各种新型、高效的生物分析方法。实验结果表明,本论文构建的生物分析方法在肿瘤基因检测等领域具有潜在应用。首先,基于回文序列自杂交的特性,设计了一个回文双分子探针,并结合等温链置换扩增技术,构建了一种超灵敏的荧光传感系统用于检测原癌基因K-ras。该传感系统借助荧光光谱仪进行表征,在目标基因K-ras浓度范围为10 pM-150nM,体系荧光强度与目标基因K-ras的浓度具有良好的线性关系,检测下限可达10 pM。此外,该传感系统能够快速、准确的辨别K-ras基因的野生型与突变型,表现出良好的单碱基突变检测能力。其次,我们充分利用纳米金的荧光淬灭作用,结合等温链置换扩增技术,构建了一种链杂交信号放大系统用于抑癌基因p53的快速、灵敏检测。在该传感体系中,由于荧光基团靠近纳米金表面,荧光基团的荧光被纳米金淬灭。当有目标基因存在时,因发夹探针与目标基因杂交形成刚性双链,迫使荧光基团离开纳米金表面,被淬灭的荧光信号恢复。该检测方法设计的原理简单、分析速度快、背景信号低、选择性好、灵敏度高,可检测5 pM浓度的目标基因。此外,实际样品的检测结果也令人满意。最后,我们以I-motif序列作为识别元件,利用DNA纳米结构的优异性能,构建了一种DNA六面体纳米结构用于体外p H值的检测。本论文构建的纳米结构合成方法简单,原料易得,因其具有一定的空间构型,能有效地减慢核酸酶对纳米结构的降解速度。此外,I-motif序列还能对不同的pH值快速进行响应。因此,本实验构建的纳米结构有望用于检测细胞内pH值并进行细胞成像。