监测局部pH的微小变化对于探索和理解电催化、生化工程、细胞生物学和生物医学等广泛领域的化学反应和生理过程是至关重要的。DNA作为一种可编程的材料,具有良好的生物相容性和空间寻址能力,在生物传感、药物递送和分子机器的构建等方面具有重要的意义。其中,DNA折纸术作为一种划时代的DNA自组装技术,能够可控的构建各种复杂的静态和动态纳米结构,其构象变化和纳米精度的定位功能为探测生化反应过程、研究单分子相互作用提供了无与伦比的空间分辨率。在这一背景下,本论文设计并构建了一种动态DNA折纸结构,以三链核酸作为识别单元,通过透射电子显微镜观察DNA折纸构象的变化可以直接监测局部pH的微妙变化,并利用其成功绘制了单壁碳纳米管周围的pH梯度。这种纳米级分辨率的原位测量方法为进一步研究体内和体外的化学和生物反应过程和机制提供基础。主要包括以下内容:（1）利用ca DNAno软件成功设计了一种三维DNA折纸结构。本论文详细的介绍了DNA折纸的设计原理及ca DNAno软件的基本操作,并利用该软件成功设计了一种“V”形DNA折纸。相较于手工绘制,ca DNAno的使用大大降低了设计DNA折纸结构所需的工作量,并减少了设计过程的错误率。（2）构建了一种高稳定性的动态DNA折纸结构。模拟天然机器的运动机构,通过简单的“一锅法”成功构建了一种动态、可精确组装的“V”形DNA折纸。同时,这种DNA折纸结构在模拟的生物条件（高盐浓度、分子拥挤和弱酸条件）下保持了极高的稳定性。将动力学机制与DNA折纸术相结合,对于分子马达、药物递送、生物传感和等离子体的构建等具有重要的意义。（3）开发了一种基于DNA折纸结构的原位pH监测方法。通过DNA折纸术与透射电镜技术相结合,以三链核酸作为识别探针,通过可视DNA折纸的构象变化直观地揭示局部pH的变化。通过改变订书钉链的粘性末端修饰,可以识别不同的靶标分子。相较于传统的光谱pH传感器,这种原位测量方法提供了更高的空间分辨率。（4）利用动态DNA折纸结构成功揭示了单壁碳纳米管界面的pH梯度。提出了一种动态DNA折纸探针,借助透射电子显微镜的高分辨成像分析,发现碳纳米管附近的pH梯度边界可达到200 nm,为更好地理解纳米材料的电位性质提供新的见解。这种原位测量方法有希望在纳米级分辨率上准确的探测界面附近pH梯度。