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癌症是当前人类健康最大的敌人之一。癌症的发病是一个漫长的过程,病因复杂,危险因素多且病程长,但是超过30%的癌症可以通过早发现,早诊断,治疗后达到痊愈,晚期癌症也可以通过手术、化疗等治疗方式延长生存期。本文构建了光致电化学传感器,将DNA分子步行器,酶切循环放大以及阳离子交换技术相结合,实现对肿瘤标志物miRNA高灵敏,高选择性的检测。制备了一种能够靶向治疗肿瘤细胞的DNA纳米凝胶,內吞进入细胞后,在溶酶体的酸性环境下,触发降解并开启了葡萄糖氧化酶和二茂铁介导的级联催化反应,进行饥饿及芬顿协同治疗,实现了对肿瘤的靶向治疗。主要研究内容如下:(1)构建了新颖的“on-off”光致电化学生物传感器,结合DNA信号放大技术及离子交换反应,实现对miRNA141的高灵敏检测。利用纳米金及DNA链构建了三维的DNA分子步行器。当目标物miRNA141存在时,通过碱基互补以及剪切酶的特异性剪切,启动DNA分子步行器。通过DNA分子步行器的循环剪切,少量的目标物miRNA141转换为大量的中间产物短链DNA。再经过剪切与酸化作用,中间产物短链DNA转变为与Ag+。Ag+与CdSe QDs发生阳离子交换,引起光电流信号的降低,通过光电流信号的变化实现对miRNA141的定量检测。TiO2和CdSe QDs复合物有利于提高光电检测的灵敏度。该方法选择性好,灵敏度高,在核酸检测方面具有潜在的应用。(2)设计功能化DNA纳米水凝胶用于肿瘤的靶向治疗。基于碱基杂交互补配对原理,构建X型DNA结构单体,并设计富含C碱基i-motif的单链将X型DNA单体连接,将二茂铁标记在i-motif单链末端,封装葡萄糖氧化酶(GOx),形成功能性DNA纳米凝胶。靶向肿瘤细胞的AS1411适体修饰在DNA单体结构上,使纳米凝胶靶向进入肿瘤细胞,避免正常细胞的摄取。肿瘤细胞内吞DNA纳米凝胶后,溶酶体的酸性环境使i-motif单链构象发生转变呈四联体结构,凝胶解体,释放的GOx能够消耗细胞内葡萄糖,实现饥饿治疗。消耗葡萄糖的同时产生葡萄糖酸与H2O2,生成的H2O2与二茂铁(Fc)发生芬顿反应,生成的羟基自由基(·OH)进一步促进肿瘤细胞凋亡。本研究为纳米载体在肿瘤治疗方面的应用提供了一种新途径。