生物芯片是将生命科学研究中所涉及的许多不连续的分析过程(如样品制备、基因扩增、核酸的标记及检测)融为一体,形成便携式微型生物全分析系统。它的最突出特点是高通量、高集成、微型化、平行化、多样化和自动化。正是因为这些优点,生物芯片技术在最近十几年发展迅速,己经广泛应用于基因表达、功能基因组和蛋白质组等前沿领域。多孔硅因其比表面积大,生物兼容性好,制备过程简单以及具有特殊的光学性能等优点而引起了广泛的关注,在生物芯片的制备过程中,要求硅表面具有生物兼容性和较高的生物分子接枝量,并且在多种不同的化学环境足够稳定。人们对多孔硅表面进行了多种化学改性研究,以期满足其在生物芯片领域的应用,而通过对其表面的共价偶联修饰,极大地促进了多孔硅在生物芯片领域的应用。DNA折纸技术是近年来提出的一种全新DNA自组装的方法,是DNA纳米技术与DNA自组装领域的一个重大进展。它能够可控地构造出高度复杂的纳米图案或结构,随着学科之间的高度交叉,DNA自组装将是材料学、信息学、生物学等领域的重要研究方向。本论文详细阐述了接枝在多孔硅表面的聚丙烯酸(PAA)和聚甲基丙烯酸(PMAA)与偶联剂1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS)不同的活化反应机理和胺化反应研究,在此基础上将DNA固定到多孔硅表面通过滚环复制制备DNA芯片；另外,本文还描述了通过滚环复制(RCA)制备的具有重复片段的DNA长链在溶液中的自组装。主要工作包括：1.聚丙烯酸(PAA)和聚甲基丙烯酸(PMAA)1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺活化反应及后续的胺化反应研究。我们首先采用了金属辅助法制备稳定的多孔硅,通过Si-H与10-烯-1-醇反应在多孔硅表面组装末端羟基的基底,之后将原子转移自由基反应(ATRP)所需的引发剂通过酯化反应固定到多孔硅表面；单体丙烯酸叔丁酯和甲基丙烯酸叔丁酯在表面进行聚合得到聚丙烯酸叔丁酯(Si-g-PtBA)和聚甲基丙烯酸叔丁酯(Si-g-PtMBA),末端酯酸化得到聚丙烯酸(Si-g-PAA)和聚甲基丙烯酸(Si-g-PMAA),用EDC/NHS将羧酸末端活化成NHS酯末端用于固定生物分子,在活化过程中首次发现二者有不同的反应产物及产物的非单一性,在最优化的条件下,PAA与EDC/NHS反应得到的主要产物为NHS-酯(产率在45%左右),而PMAA活化的主要产物则是六元环酸酐(产率在76%左右),我们深入探讨了产生这种差异的反应机理,在此基础上,还以L-白氨酸甲酯盐酸盐为例研究了二者不同的活化产物的胺化反应及其产率,在最优化的条件下,PAA的NHS-酯的胺化产率为70%,PMAA的酸酐的胺化产率为30%。2.在优化PAA活化及胺化反应条件的基础上,我们将氨基修饰的寡核苷酸引物固定到多孔硅表面,通过滚环复制(RCA)实现了DNA在多孔硅表面的扩增,并结合微阵列技术制备了较高灵敏度DNA-多孔硅芯片,RCA技术与聚合物刷的制备都是为了提高芯片的灵敏度,另外,聚合物刷的引进又在很大程度上保护了多孔硅避免多孔硅层脱落并且使多孔硅具有良好的生物兼容性,该芯片对目标分析物的检测限可以达到0.1nM,线性范围达到3个数量级,我们还制备了多重DNA检测芯片,将两种不同的引物固定到多孔硅表面,制备了较高灵敏度的能同时检测两种目标DNA分子且不互相干扰的DNA芯片。3.在溶液中通过滚环复制制备了具有循环片段的DNA长链,与一系列经过设计的DNA短链进行碱基互补,通过碱基配对可控地构造出多种复杂的纳米图案和结构,成功地将RCA产物用于DNA折纸技术。