核酸作为遗传信息的携带者能够提供大量的生物信息,特别是特异性核酸分子可以作为某些疾病的重要指标。在过去几年,核酸检测已经成了研究者们关注的热点。长期以来,尽管出现了许多核酸检测的策略,但仍然需要发展一种简单、快速的方法来对目标核酸(DNA或RNA)进行特异性的检测。DNA Walker机器是一种由短DNA链构建的人工分子机器,其高效的纳米自组装结构以及货物处理能力引起了研究者们越来越多的关注。然而,常规涉及DNA Walker的核酸检测方法通常为单扩增方式,使检测的灵敏度受到了限制,因此也无法对一些低丰度的核酸进行准确、有效的检测。为了进一步提高检测的灵敏度同时有效的缩短检测的反应时间,受到级联扩增策略的启发,我们进一步在DNA Walker机器中引入了熵驱动链置换扩增反应(ESDR)。ESDR能够利用一系列的单链线性DNA实现信号的多次输出。另外,ESDR无需蛋白酶的参与且在室温下也能够进行。因此,我们基于3D DNA Walker机器和ESDR构建了一种快速、高灵敏的荧光生物传感器用于BRCA1的检测。在该体系中,3D DNA Walker机器能够被目DNA所激活,导致目标物DNA的循环利用和中间体DNA的释放。随后,游离的中间体DNA在辅助探针A存在的情况下触发ESDR的循环过程,最终导致荧光强度的显著增强。受益于3D DNA Walker机器强大的执行能力以及ESDR高效的扩增能力,所构建的荧光生物传感方法显示出0.1 pM-10 nM的线性范围,通过计算,该荧光生物传感器检测限为41.44 fM(S/N=3)。此外,构建的生物传感器还呈现出优异的特异性,并应用于检测复杂基质中的BRCA1。因此,该级联扩增方法为核酸的生物检测和疾病的临床诊断提供了一个潜在的平台。