肿瘤标志物在肿瘤患者的肿瘤组织、体液或血清中广泛存在且表达水平异常。癌症的诊断和疗效评估主要依赖对肿瘤标志物的灵敏监测。以DNA为模板合成的银纳米簇（DNA-AgNCs）具有高量子产率、高稳定性、可调荧光发射及良好的生物相容性等优点,可作为一种新型免标记荧光探针用于生物传感和生物医学检测领域。本论文基于DNA-AgNCs的特性设计相应的反应体系,构建不同的生物传感器用于高灵敏肿瘤标志物的检测成像。此外,进一步结合特定功能纳米材料探索肿瘤治疗方面的潜在应用。具体研究内容如下:1.首先提出了 一种新型的荧光检测方法用于同时检测甲胎蛋白（alpha-fetoprotein,AFP）和癌胚抗原（carcinoembryonic antigen,CEA）这两种常规肿瘤标志物。引入聚多巴胺纳米球（polydopamine nanosphere,PDAN）和银纳米簇系统用于荧光淬灭和恢复。使用了不同的DNA模板合成具有不同荧光发射的AgNCs,模板中分别含有AFP和CEA的适配体序列。这些单链DNA可以通过π-π堆积吸附在PDAN表面,通过荧光共振能量转移原理淬灭AgNCs的荧光。然而,在存在相应的肿瘤标志物时,形成适体/靶标复合物使AgNCs从PDAN表面释放出来,同时恢复的荧光信号可以用来指示肿瘤标志物的浓度。该PDAN@AgNC系统经过初步验证可用于人血清样本的检测。此外,所提出的生物传感器具有简单、无酶/抗体、成本低、操作简便等优点。2.针对特殊miRNA标志物的检测,提出了 一种基于变色AgNCs荧光调控的比率型传感策略,建立了一种高灵敏和选择性检测miRNA的新方法。设计的发夹结构信号探针包含两段用于合成AgNCs的DNA模板,其空间位置非常接近。靶miRNA可以触发一系列杂交反应,打开信号探针的发夹结构,分离两个AgNCs片段,这样就实现了从红色荧光AgNCs到黄色荧光AgNCs的可控颜色切换。此外,信号的生成和放大集成在一个步骤中,相比之前的系统是一个较大的进步。该传感器检测miRNA的检测限低至2.8 pM且具有很好的选择性。另一方面,我们基于变色AgNCs进一步开发了一系列用于多重miRNA分析的荧光逻辑门。巧妙地设计DNA哑铃结构和四通结结构,完成了“或”门和“与”门的搭建。通过引入不同的miRNA输入组合,可以控制不同逻辑门中信号探针的两个AgNCs分离,实现比率荧光信号输出,完成对多个miRNA的灵敏和选择性分析。3.端粒酶在大部分癌细胞中过表达,是癌症早期诊断的重要依据。为提高检测准确性,我们基于AgNCs信号开发了同步分析端粒酶活性和miRNA的新型荧光逻辑门。首先,组装的不完全互补双链可以被端粒酶催化的延伸反应或miRNA介导的链置换反应所破坏。释放的单链DNA能够进一步触发随后的杂交链式反应,恢复被氧化石墨烯（graphene oxide,GO）淬灭的AgNCs荧光响应,从而实现“或”门的信号输出。接着,我们为“与”门构建了一个DNA三通结结构,它只在端粒酶和miRNA同时存在的情况下才被破坏。释放的单链DNA也被用于触发下游的杂交链式反应以产生荧光输出响应。所构建的两种逻辑门对端粒酶和miRNA的分析具有敏感性和可靠性。该方法还能够实现细胞内原位成像监测,避免假阳性干扰问题。4.在癌症治疗方面,我们开发了一种基于温敏型DNA-AgNCs和聚多巴胺纳米球的平台用于癌症的成像及化疗-光热协同治疗。首先,将叶酸（folic acid,FA）修饰在聚多巴胺纳米球上实现靶向定位功能,该材料具有优异的近红外（near infrared,NIR）吸收和光热转换特性。然后,在DNA模板上合成温敏型AgNCs,同时装载抗癌药物阿霉素（Dox）。当癌细胞中积累一定的PDAN@FA和DNA-AgNCs后,通过外部NIR激光照射产生局部温度升高进行光热治疗。另一方面,温度升高能够破坏AgNCs的模板,导致荧光变化和化疗药物Dox的可控释放进行化疗。该纳米系统具有出色的荧光示踪、近红外光热转导和化疗药物可控释放能力。体外和体内实验结果均显示出优异的肿瘤生长抑制现象,且无明显不良反应。该研究为肿瘤治疗提供了一个强大的靶向纳米平台。