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重大疾病诊断和治疗的生物技术越来越成为生物医学领域研究的重点。诊疗一体化是将实时诊断与靶向治疗结合于一体的手段,通过合理设计与合成可以将诊断和治疗两个独立的过程集于一个纳米载体,设计新型高效、安全的多功能诊疗一体化的纳米平台,在疾病早期诊断和治疗方面具有重要的意义。本文采用荧光和表面增强拉曼光谱技术(Surface enhanced Raman scattering,SERS),构建了功能化双输入信号放大逻辑门,并能够实现多种microRNA(miRNA)的灵敏检测。在此基础上,设计了多功能双模式DNA机器人增强诊疗探针,通过内源物质催化细胞内循环放大反应,实现精确检测miRNA和荧光成像指导的化学-基因综合增强靶向治疗。本论文由以下两个方面展开:(1)构建了功能化双输入信号放大逻辑门。利用磁性纳米颗粒(MBs)和金纳米粒子为载体修饰功能化DNA分子,通过引入不同的发卡结构和两种类型的信号分子修饰的DNA链,结合杂交链式反应(HCR),设计了信号放大的双输入DNA逻辑门。以放大的SERS信号为输出,实现一系列逻辑运算,并实现了多种miRNA的信号放大检测。提出了XOR逻辑门以检测miR-21和let-7a和用于检测miR-21和miR-206的AND,OR两步逻辑门。本工作可能为多种miRNA检测提供有力工具,并激发DNA逻辑门功能化的进一步发展。(2)设计了一种多功能双模式DNA机器人增强诊疗探针(DDR探针)。结合荧光和表面增强拉曼光谱(SERS)技术的互补优势,DDR探针进入细胞内特异性识别miR-21并在细胞内ATP分子催化下,引发杂交引发立足点链置换反应(TSDR),使得与AuNPs组装的功能性DNA形成独特的3D纳米等离子体结构,产生SERS热点效应,增强SERS信号,实现对细胞内的miR-21的灵敏、高效的检测。同时,释放药物和靶向抑制的核酸分子,实现荧光成像指导的化学-基因增强靶向治疗,通过启动多种抗肿瘤机制实现显著的肿瘤抑制作用。