双链DNA是由两条互补的单链DNA通过碱基互补配对而形成双螺旋的结构。DNA可通过化学合成方法来得到，而且序列和碱基数目均可以精确控制，碱基对尺寸非常小，这些因素使得DNA在纳米技术领域可作为一个理想的材料，用于构建各种可控的纳米结构和机器。为了拓展DNA的应用范围，近年来，DNA及其类似物与金属离子的相互作用得到广泛的研究。研究发现，有多种金属离子可与核苷相互作用，例如，非正常配对的碱基对T∶T可在加入Hg2+的条件下形成一种新型的金属碱基对T-Hg-T，C∶C可与Ag+形成C-Ag-C金属碱基对。　　DNA链替换反应在非酶促纯DNA反应中发挥重要的作用。我们利用metallo-toehold概念提出一种可调控DNA链替换反应速率的新方法。反应体系中，我们在toehold中引入错配的碱基对C∶C。实验中我们利用荧光光谱仪和非变性聚丙烯酰氨凝胶电泳来进行表征。在不加入Ag+的条件下，DNA链替换反应速率比较慢，加入Ag+后反应速率明显提高。我们发现可通过改变Ag+浓度来方便和灵敏地调控DNA链替换反应速率，同时反应速率是连续可调的。随着我们持续加入Ag+，DNA链替换反应速率会在某一个浓度值达到最大，然后开始下降，直到Ag+浓度非常高，链替换反应基本不发生，这是因为过多的Ag+会聚集在C碱基周围，阻碍了碱基对的形成。这种链替换反应对金属离子具有特别的专一性和选择性，我们还可以通过合成特定的DNA片段来探索其他金属离子（如铜离子等）的特异性反应。该方法也可用于金属离子的检测，同时在DNA纳米领域也具有一定的应用前景。　　DNA链替换反应的速率与toehold上碱基配对的数目有很大的关系。在上述研究的基础上，我们在toehold上同时引入两个错配碱基对T∶T和C∶C，这相当于有两个调控因素。我们精心设计了两组toehold的长度及序列，其中一组中，只有同时加入Hg2+和Ag+，DNA链替换反应才能良好的进行，这一组相当于与门(AND);另一组中，只要加入Hg2+或Ag+（或同时加入），链替换反应就能良好的进行，这一组相当于或门(OR)。这样我们就成功地构建了以Hg2+和Ag+为输入条件的DNA分子逻辑门。　　微流控芯片主要应用于分析化学与生物化学，它将整个化学反应体系的功能集成在以微通道网络为结构核心的微小芯片上。它将微化学反应控制在微米级甚至纳米级的空间内，反应速度大大提高，可以节省时间，同时贵重样品的消耗量大大减少，而且更加环保和安全。芯片材料的选用是制作芯片的重要基础，目前玻璃和高分子材料应用最为广泛。高分子材料中以聚二甲基硅氧烷(PDMS)应用较为广泛，同时以SU-8为光刻胶，采用模塑法制作微流控芯片。利用这种方法制作芯片，总体来说具有较大的优势，可设计性比较强，但操作相对复杂，成本较高。　　在本文中，我们利用一个内径1mm方形玻璃管在其中套入一根外径1mm的带尖端的毛细管，通过环氧胶将两者固定在玻璃片上，制作成一个简易通道的微流芯片。利用制作好的芯片，我们先研究了液滴生成的过程和不同实验条件下液滴尺寸的变化规律。实验中采用超纯水(water)作为分散相，矿物油(oil)作为连续相。实验方法主要分两种:一是固定分散相流速，逐渐增大连续相流速;二是固定连续相流速，逐渐增大分散相流速。实验中我们发现3种不同的drippingto jetting液滴转变形式。第一种情况是分散相流速比较小且固定，刚开始形成的液滴其形貌和尺寸都是一致的，这是dripping形式的液滴，随着连续相流速逐渐增大，液滴的直径一直在减小，直到最后液滴难以形成，这是第一种dripping tojetting转变，驱动力是连续相流速;第二种是分散相流速较大且固定，刚开始形成的液滴其形貌和尺寸都是一致的，这是dripping形式的液滴，随着连续相逐渐增大，液滴的直径先减小，然后经历一段不稳定过程，最后直径逐渐增大，这是一个比较有趣的新现象，也是第二种dripping to jetting转变。第三种是连续相流速固定，随着分散相流速增大，液滴直径一直增大，同时开始出现脖子，直到最后无法形成球形的液滴，这是第三种dripping to jetting转变。此外，我们统计和分析了这些情况下液滴的直径和分散性，为不同的流速条件下如何获得稳定均匀的液滴提供实验依据，为高通量制备均匀的聚合物微米颗粒提供了实验基础。