随着经济的快速发展与社会的不断进步,人们的健康医疗水平逐步提高。然而,肿瘤发病率不断攀升的事实表明,癌症仍然是威胁人类健康的主要因素之一。开展肿瘤疾病相关生物分子的传感检测,对于疾病的早期预判和后期治疗都非常重要。肿瘤疾病的早期诊断与治疗不仅可以减少治疗费用、减轻患者病痛,而且可以大大提高治愈率。生物传感技术是一项涉及多学科的新兴技术,具有方便、快捷、特异性好、可实时连续检测、应用广泛等优点。核酸分子作为生物体内不可或缺的大分子物质,主要负责生物体内遗传信息的传递,同时还参与蛋白质合成、机体正常免疫功能的维持等多种重要的生命活动。因此,核酸分子可以作为一种理想的生物传感识别探针,用于肿瘤细胞内生物分子的检测与分析研究。人端粒酶（human telomerase）是一种特殊的核糖核蛋白逆转录酶,可以通过在端粒末端添加端粒重复序列来维持细胞的持续增殖。在正常人体细胞中,端粒酶的活性受到抑制,使端粒在细胞分裂过程中不断缩短,从而导致细胞的衰老或凋亡。而在大多数恶性肿瘤细胞中,端粒酶被异常激活,导致端粒重复序列延伸,从而使肿瘤细胞可以持续存活。已有报道显示,85～90%的肿瘤组织表达高端粒酶活性,表明端粒酶有望作为肿瘤诊断的新生物标志物以及肿瘤治疗的新靶点。因此,肿瘤细胞内端粒酶活性的灵敏检测对于癌症的早期诊断和预后治疗具有重要的意义。本课题中,我们设计了一种基于核酸探针的级联扩增策略,以分子信标MB1和MB2为信号报告分子,实现了对肿瘤细胞提取物中端粒酶的高灵敏检测和活细胞内端粒酶活性的荧光成像。在端粒酶的存在下,引物TS primer末端产生（TTAGGG）n的端粒重复序列形成端粒延伸产物TEP,TEP与C-DNA/G-DNA双链竞争,被置换下来的G-DNA通过杂交打开核酸探针MB1的茎环结构,使MB1的荧光信号恢复。MB1进一步与MB2杂交,从而打开MB2的茎环结构,使体系荧光信号进一步增强,释放的G-DNA可以触发下一个链置换反应。该策略提供了一种无酶且无需PCR的扩增策略,可用于定性和定量检测肿瘤细胞中端粒酶的活性。基于双分子信标的级联放大策略,有效提高了检测的灵敏度,检测限低至20个He La细胞。通过原位荧光成像技术验证了该策略对于区分肿瘤细胞与正常细胞的实用性。此外,端粒酶活性抑制剂的检测研究表明,该方案在抗癌药物的发现与筛选方面具有潜在的应用。三磷酸腺苷（adenosine triphosphate,ATP）是各种活细胞中普遍存在的一种高能磷酸化合物,是重要的能量分子,在调节生命体内各种代谢过程和生化途径中起着至关重要的作用。本课题中,我们设计了一种基于ATP核酸适体及其互补链的核酸探针,利用水溶性阳离子共轭聚合物分子刷PPE-PLL的信号放大功能,通过测量PPE-PLL与标记在互补链末端的荧光基团之间的荧光共振能量转移作用,实现了对ATP的高灵敏度、高特异性检测。该传感策略还可实现对复杂体系中ATP的灵敏检测。这种基于核酸适体和水溶性共轭聚合物的光学检测方法,操作简便、快捷高效、成本低廉,在ATP相关的生物分析中具有较好的应用前景。