功能性核酸，如四极子，适配体等，以其特殊的结构和性能，受到了科学界极大的关注。由此，本文基于功能性核酸分子，构建了免标记生物传感器，并利用DNA分子机器将四极子结构定点引入到了DNA纳米结构中。本研究主要内容包括：　　⑴将两种四极子荧光探针与分裂四极子策略相结合，设计了荧光猝灭与增强两种传感路径，成功实现了对目标DNA的免标记检测。目标DNA与两个分裂四极子探针的杂化，促进分裂四极子的折叠组装，随后四极子会与荧光探针以特定的方式相结合。“信号猝灭”和“信号增强”两种传感体系对目标DNA的检测限均达到了纳摩尔浓度级别，且均能将碱基错配目标DNA与完全互补目标DNA区别开来。　　⑵设计了三组分裂四极子探针，系统研究了钾离子浓度和分裂模式对分裂探针灵敏度和选择性的影响，最后利用优化后的分裂四极子探针实现了对目标DNA的免标记检测。研究表明，在选择性上，文献报道的不对称分裂四极子探针优于对称分裂探针是不合理的，且调节杂化体稳定性可调节分裂四极子探针的灵敏度和其对碱基错配变体的选择性。　　⑶将DNA连接反应与分裂四极子探针相耦合，构建了一种多功能的免标记荧光生物分析策略。我们首先利用DNA连接酶活性的辅因子依赖特性，对辅因子（ATP和NAD+）实现了高选择性检测;接着考察了模板DNA上不同单碱基错配位点对连接酶连接效率的影响。此免标记耦合策略为辅因子检测，单核苷酸多态性分析等提供了一种多功能低成本的荧光传感平台。　　⑷基于荧光指示剂置换的机理，我们利用核酸适配体为手性选择器，实现了对D型寡肽（精氨酸抗利尿激素）的免标记手性识别。另外，我们发现一种酞菁胍盐染料与单双链的结合能力上，表现出对单链DNA的优先结合性质。然后我们利用该染料作为指示剂，对D型精氨酸抗利尿激素进行了定量检测，L型精氨酸抗利尿激素无任何干扰响应。该方法可最低检测到100 nmol/L D型精氨酸抗利尿激素并有较宽的线性检测范围。　　⑸利用D型精氨酸抗利尿激素适配体作为手性选择器，未修饰的金纳米颗粒作为指示剂，建立了一种手性识别寡肽的简单比色方法;另外基于金纳米颗粒，适配体及寡肽三者之间的相互作用，构建了简单的比色分子逻辑门(OR和INHIBIT)。　　⑹利用DNA分子机器，将四极子结构动态引入到了一维DNA纳米结构中，并用荧光、电泳和AFM方法进行了表征。两种DNA分子机器运行过程中四极子的累积生成，有望与四极子荧光探针相结合，构建免标记无酶且信号放大的传感器。另外我们也提供了一种制备功能化DNA纳米结构的恒温路径，有望将来在DNA纳米结构产物中配置其它功能性核酸，如适配体，i-motif等。