DNA分子具有许多优异的生物学特性,功能DNA分子如核酸适配体、脱氧核酶等作为新型纳米材料,可用来构建具有特定功能的纳米结构和纳米器件。目前,DNA纳米技术已经成为生命科学领域的研究热点,DNA传感器和DNA逻辑门是DNA纳米技术的重要研究方向,利用功能DNA分子构建DNA传感器和逻辑门已经取得了许多研究成果。但随着DNA纳米技术的发展,多功能的传感器和多类型的逻辑门还有待研究,更多稳定有效的生物分子元件和构建方法仍有待探索。本研究利用具有特定催化功能的脱氧核酶作为元件,构建了检测DNA分子的传感器和低成本易操作的DNA逻辑门,并给出了实验结果和分析讨论,具体研究内容如下:设计了基于脱氧核酶的DNA传感器,利用该传感器实现了对乙型肝炎病毒HBV基因上三段HBV DNA特征序列的检测。传感器系统的构建主要分为两个部分:一部分是传感器模型的设计与仿真,通过合理的DNA序列设计和NUPACK软件仿真构建了HBV DNA传感器模型并进行了相应的靶目标错配率分析;另一部分是传感器系统的生物实验实现,通过聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)实验进行验证,得到了传感器的检测灵敏度均为100 nM,实验分析结果验证了该传感器在HBV DNA检测上的可行性。设计了基于脱氧核酶的与非逻辑门(NAND)和或非逻辑门(NOR)。基于DNA传感器的设计基础,在DNA序列和结构上,改进了DNA逻辑门的组成元件,合理设计使反应体系的输入输出全为DNA分子且均不超过60个碱基,得到了与非门和或非门的四种逻辑状态模型。与以往逻辑门相比,该逻辑门体系总体反应时间不超过3h,最大限度的降低了逻辑门的构建成本,同时在设计上极大的简化了实验的操作性,具有良好的实验可行性,最后通过PAGE实验分别实现了NAND门和NOR门,为实现DNA逻辑门之间的连接和构建连续逻辑计算系统奠定了基础。