生物纳米技术是纳米技术的一个子集,由微电子加工学、生命科学与化学三大学科延伸融汇而成;目前已成为现代生物工程的重要组成部分,在生命科学、医学、材料学及环境科学等诸多领域具有良好的应用前景,并被美、日、欧等发达国家及地区列为科技攻关的突破重点。近十来年,以生物分子为基础的纳米检测技术及纳米机器、纳米器件研究都得到了长足发展。其中具有四聚体结构的G4-DNA被广泛应用在超分子组装、生物传感及分子机器等多个领域。本论文基于该类具特殊构象的DNA分子,从利用纳米材料检测生物活性分子及以DNA为材料构建纳米器件两个方面出发,主要完成了以下几个部分的工作:　　 1.研究了两种小分子TmPyP4、Te103与端粒酶引物序列及端粒重复序列之间的相互作用。研究发现小分子与两类DNA均具有一定的结合能力。相对而言小分子与具四聚体结构的端粒重复序列结合作用要强于引物:在小分子之中,Te103对于两类DNA的结合差异与区分能力要略强于TmPyP4。这为端粒酶活性的检测提供了理论基础。　　 2.使用石墨烯氧化物这种纳米材料发展了基于DNA构象调控的端粒酶活性检测荧光方法。该方法利用Te103分子与端粒引物及端粒重复序列之间的结合差异,使延长后的重复序列转化为G4-DNA结构,被石墨烯氧化物淬灭的荧光得到恢复,从而检测出来端粒酶的活性。该方法检所能达到的检测限在50个细胞左右,为该领域的发展提出了一条新的思路。　　 3.制备了一种担载金纳米粒子的氧化钛纳米管复合结构(TNT-Au NPs)。利用螺旋桨式G4-DNA分子的修饰将这种通透膜制成了K+离子门控的人工离子通道。该通道因为氧化钛纳米管阵列优良的机械稳定性、较大的孔密度与生物相容性而具有较高离子运输能力,并可在K+离子的控制下进行开关调节,对不同带电性质及大小的离子、分子具有一定的选择性,是一种基于G4-DNA与低维纳米材料的新型人工离子通道,可广泛应用在生物传感、药物运输与物质分离及仿生质子交换膜等领域。