核酸是一种特殊的功能性材料,并广泛应用于生物分析中。DNA序列以及相关蛋白质小分子的检测对于临床诊断和药物分析具有十分重要的意义。近年来,以DNA序列为基础的核酸结构的设计在生物分析中应用广泛。与传统的信号放大方法相比,生物酶的使用可以有效的简化操作步骤,并提高检测的灵敏度,已在生命分析中得到广泛的应用。尤其是DNA纳米机器体系与生物酶的联用设计,在生物分析领域具有广泛的前景。本论文主要分为以下四个部分:（1）以DNA链交换为基础设计一种杂交链式反应作为荧光检测的信号放大方法。选择不同基团修饰的DNA发夹作为底物,并以磁珠作为固载体进行分离。凝胶电泳表明,双链以靶DNA序列作为生长点,修饰DNA作为燃料,不断生长。靶DNA序列作为催化剂,在生长过程中不断被释放。该体系具有较高的灵敏度和良好的选择性,检测靶DNA的线性范围是0.5 pM 100 pM,其检测限是1.58×10-13 M。（2）在链式杂交反应基础上,引入辣根过氧化酶,通过链式杂交反应和辣根过氧化酶联合放大检测DNA。靶DNA作为引发物固定在磁珠上,并以生物素修饰的DNA作为底物进行链式杂交反应后,再与亲和素标记的辣根过氧化酶结合,通过检测酶催化反应产物联二对羟基苯乙酸的荧光强度间接地对靶DNA进行定量分析。该方法检测靶DNA的线性范围是2 fM 100 fM,线性方程为F = 19.79 + 8.819（C/fM）,线性相关系数为0.9981。检测限为8.10×10^-16 M。（3）DNAzyme荧光探针技术在检测水溶液中的Pb²⁺时显示了高的选择性和灵敏性。17E DNAzyme与底物链发生分子内杂交,当Pb²⁺存在时,DNAzyme被激活,底物链被切断后释放出荧光基团标记的DNA片段,从而产生明显的荧光信号,据此可快速、选择性地检测Pb²⁺。以荧光光谱法研究了Pb²⁺与DNAzyme相互作用的机理,确定了最佳反应条件。在最佳反应条件下,随着Pb²⁺浓度的增加,体系的荧光强度明显增强。结果表明:在最佳条件下,荧光强度的增强与Pb²⁺的浓度在5.0×10-8 5.0×10^-7 M范围内呈线性关系,其检测限可达到3.15×10^-8 M。（4）采用G碱基猝灭的单荧光基团分子信标作为探针,并利用可卡因适体DNA结构的特异性和核酸外切酶Ⅲ切割位点的特殊性,实现反应的循环放大,检测可卡因的浓度。可卡因分子与可卡因适体及单荧光基团分子信标作用,产生的新构型使荧光素分子远离G碱基序列从而使荧光信号增强。该产物具有平滑末端,可以与核酸外切酶Ⅲ发生作用,使双链结构发生水解,重新释放出可卡因及可卡因适体,完成一个反应循环。荧光强度与可卡因的线性范围是4.0×10-9 8.0×10^-8 M,线性方程为F = 3.35Ccocaine/10^-9 M -5.45;线性相关系数γ= 0.9981,检测限是1.76×10^-9 M。