核酸试剂现在已经成为一种非常有效的工具,可以用来进行基因、蛋白表达的检测和调控。在细胞内高效传递核酸试剂,能够实现基因和蛋白的灵敏检测、调控,这对生物和化学都是相当重要的。最近在纳米科技方面的进步加速了纳米级的核酸试剂组装体在细胞内的应用。特别是球形核酸(SNA)已经被广泛的应用在细胞内进行检测和调控方面,但是现在的纳米核酸纳米结构普遍表现出灵敏度较低。造成这个缺点的大部分原因是在这些方法中缺少信号放大的机制。所以怎样在SNA的基础上加上一个信号放大的机制从而在活细胞内实现高灵敏度的检测就成了一个亟待解决的问题。基于此,本论文发展了一种新型的球形核酸组装,并在此基础上结合杂交链式反应(HCR)放大技术,实现了细胞内mRNA的超灵敏成像：(1)我们开发了一种新型的球形核酸纳米组装体。这个核酸纳米组装体的结构非常特别：有一个特殊带正电的金核、阳离子多肽夹层和静电组装上的发夹DNA探针外壳结构。这个纳米组装体能够高效率地进入细胞,而且进入细胞的方式是一种特别的,与内吞方式不一样的方式,这样就可以使其能够溶酶体逃逸。(2)在上一章的球形核酸组装体的基础上加入目标链,能够引发静电组装上的发夹DNA探针发生HCR反应,从而从这个核酸纳米组装体上脱落下来。细胞内的HCR提供了高效的信号放大,实现了mRNA表达的超灵敏荧光成像,检测下限低至pM级别。这个结果表明我们的生物传感器为实现低丰度生物标志物的发现、调控和细胞成像、诊断方面提供了一个有价值的平台。