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随着人类对基因诊断了解的不断深入,对DNA序列进行快速、准确、便捷的检测方法的研究越来越受到人们的重视。结果表明,所建立的检测方法灵敏度高、易制作、简便,在生物分析中将具有广阔的应用前景。本论文共分为六章:第一章,概述了DNA生物传感器的设计原理、分类,综述了DNA生物传感器的研究现状,重点介绍了DNA电化学传感器和DNA分子机器的研究现状。第二章,探讨了一个新颖的基于生物素亲和素及DNA修饰的Au纳米粒子的新型DNA传感器,用于放大辣根过氧化物酶（HRP）对于对邻氨基酚（OAP）-过氧化氢（H2O2）-辣根过氧化物酶（HRP）反应体系的催化。首先我们制备纳米金粒子,使纳米金与两种DNA结合,形成S1-Au-SA-bio,然后利用生物素和亲和素的特异性相互作用,将HRP连接到纳米金表面,接下来考察了Au纳米粒子放大的DNA生物传感器的制备条件,探讨了随着靶DNA的浓度的变化,反应体系在循环伏安法和微分脉冲伏安法的电信号的变化,从而得出线性变化关系,反应纳米金粒子的放大HRP催化对OAP-H2O2反应体系的效果。得到其线性范围为3.8×10-13 M到1.9×10-12 M,相关系数为0.9914。第三章,基于纳米金粒子放大作用研究的一种新型“夹心型”双酶修饰的DNA电化学生物传感器,同时进行两种靶DNA的测定。首先,在玻碳电极表面固定两种不同的捕获DNA,使之与互补配对的靶DNA杂交,同时制备修饰了靶DNA互补配对的DNA和连接双酶的DNA的纳米金粒子,再将两者通过DNA杂交连接为一体。由于纳米金上修饰大量的DNA连有双酶,因此通过本传感器测定的电化学信号明显增强,降低了检测限。通过检测两种反应产物的浓度与峰电流之间的关系,得到检测修饰HRP的DNA的线性范围:1.5×10-13 M 5.0×10-12 M,检测限为1.0×10-13 M;而修饰ALP的DNA的线性范围:4.5×10-11 M 1.0×10-9 M,检测限为1.0×10-12 M。第四章,在选定的最佳反应条件下制备DNA分子机器,以ssDNA为燃料的设计了一种可伸缩一维DNA分子机器,并用荧光、AFM、聚丙烯酰胺凝胶电泳进行表征。分子机器由修饰荧光集基团的短链DNA杂交而生成的环状DNA分子机器。利用DNA组装出纳米尺度下能够运动并实现能量转换的纳米机器,以互补DNA序列作燃料,通过自由能驱动的交换反应实现纳米机器的运转,用于检测各种环境分子,更可以检测特异性的DNA或RNA序列或一些特殊蛋白质,在多种基因疾病的早期诊断方面发挥着重要的作用。第五章,以pH的变化为条件,通过酸碱变化来实现对分子机器的驱动当反应体系为酸性时,分子机器为打开状态,Rhodamine Green、BHQ位于DNA的两端可以检测到荧光。当反应体系为碱性时分子机器折叠Rhodamine Green、BHQ位于DNA一端,荧光猝灭,检测到荧光信号低。荧光猝灭,向溶液中加入HCl,分子机器成打开状态,可以重新检测到高浓度的荧光信号。继续加入碱、酸可以不断循环。利用石墨烯吸附DNA,通过石墨烯的运载作用使分子机器进入细胞,完成对细胞凋亡的检测。第六章,结论部分,对全文内容进行了总结。