癌症是严重威胁人类生命健康的恶性疾病,癌症相关的基础研究与转化医学研究已成为全世界广泛关注的焦点。以基因突变为标志物的基因检测方法可以实现癌症的早期诊断,但面临着基因突变丰度低、检测灵敏度低、设计复杂等困境;基于腺病毒的基因治疗方法在癌症治疗领域占有一席之地,可减少物理化学疗法带来的一系列副作用,但腺病毒在血液中存在易被清除且靶向性差的问题。因此,针对癌症基因检测和基因治疗中存在的问题开发新的方法、材料,具有重要的科学意义和临床应用价值。本文研究了核酸纳米材料和树枝状聚合物在癌症基因诊疗中的应用。在癌症基因诊断领域,本文构建了DNA纳米捕获器和DNA楔形元件,分别从基因突变富集和基因突变检测两个角度提升诊断效果;在癌症基因治疗领域,本文利用聚亚苯基树枝状聚合物及其亚单元构建了聚合物冠修饰平台,分别提升了腺病毒的感染能力、抗干扰能力和靶向性。论文主要包括以下内容:（1）利用DNA折纸术构建可特异识别野生型DNA的纳米捕获器,在样品前处理阶段移除野生链,从而提高基因突变DNA的丰度。纳米捕获器完全由DNA组成,最大程度地减少了非特异性吸附目标链的问题。将此富集技术应用于Sanger测序的前处理,可将其检测限由10%降低至0.1%。相对于其它富集手段,本方法具有操作简便、快速、可重置等优势。（2）设计并构建新型链置换反应调控元件（DNA楔形元件）,并详细地研究了其调控链置换反应动力学的影响因素,实现了链置换反应速率的双向精细控制。楔形元件集简单性、通用性、兼容性于一体,在构建DNA纳米器件方面具有巨大的应用潜力。同时,楔形元件的加入可简化链置换反应体系的优化过程,基于楔形元件精确调控速率的性质,本文设计了一种“信号抑制型”基因突变检测探针,检测限为1%,检测时间仅需30分钟,并可实现未知突变的检测。（3）设计并合成了具有亲水磺酸基团和疏水正丙基链的刚性球形聚亚苯基树枝状聚合物PPD3,模拟蛋白质表面复杂而精确的亲疏水区域,在腺病毒表面形成聚合物冠,极大地改变了腺病毒与宿主细胞的相互作用并可改变腺病毒在小鼠体内的分布。聚合物冠可以改善腺病毒对细胞的感染能力,调节腺病毒与凝血因子X的结合,同时也保护其免受人体血液中天然抗体和补体系统的中和作用。此外,类蛋白“聚合物冠”的概念可以推动纳米制剂的设计与改进,以控制它们的体内分布。（4）将PPD3分子的亚单元dendron作为腺病毒结合分子,通过点击反应和生物素-链霉亲和素连接体系,与其它功能模块进行组装,使dendron分子在腺病毒表面构成功能化的“聚合物冠”,为腺病毒表面引入生物活性基团提供新平台。在此基础上本文引入了可靶向肿瘤的核酸适配体分子,初步验证了腺病毒靶向感染肿瘤细胞的可行性,有望改善基因治疗的临床应用。本文希望通过以上研究,解决癌症相关基因突变富集和检测领域存在的问题,弥补腺病毒应用于癌症基因治疗时存在的缺陷,最终为癌症基因检测和基因治疗领域提供新的工具和方法。