细胞膜上的离子通道承担细胞间的物质交换与信号传递等生理活动。特定的外界刺激因素如光、电压、气体信号分子、离子、生物大分子等将导致离子通道内部结构发生改变,促使离子通道打开或者关闭,从而调控物质的跨膜传输。这种能使离子通道打开或者关闭的行为称为离子门控。自然界中的离子门控行为启发研究者们开发出了各种各样的仿生纳米通道,并进一步应用于纳米流体器件、纳米传感器的构建,从而实现物质检测与分离、控制传输等功能。虽然各种外界刺激因素调控的离子通道已经被广泛的研究,但是对于其门控行为的机理研究相对较少。目前,各种各样的生物传感器已被用于核酸检测,而固态纳米通道近年来已被报道可用于检测生物大分子,小分子等,通常使用的固态纳米通道的材料主要为1D,2D纳米材料,而三维纳米尺度的限域空间环境被认为有利于固定更多的探针分子,以及增大探针分子与目标分子的接触面积,以实现更多的输运或者检测信号,从而提高传感器的灵敏性和特异性。纳米通道检测DNA主要是基于DNA杂交原理,将单链目标核酸固定在通道表面,通过加入与之杂交的目标单链核酸,改变通道的表面电荷密度或者通道的有效直径,从而触发电流变化,以达到检测DNA的目的。或者是通过形成络合物来检测寡核苷酸,但这种传感策略必须引入多个传感器,在通道内构建复杂的DNA纳米结构。因此开发一种简单、经济、高效、无标记的用于检测DNA的纳米通道生物传感器仍然是一个挑战。因此,研究基于以上研究背景,本文分以下两部分进行研究:(1)在联系IMENE BOUSSOUAR博士论文的第二章---《基于主客相互作用的光响应的高效离子门控纳米通道》的基础上,进一步研究加入金纳米粒子对于门控效率的影响,探究不同尺寸的水溶性柱[6]芳烃-金纳米粒子复合物的制备及其对门控效率的影响,并详细研究其机理。该体系基于光敏性分子偶氮苯能在紫外光和可见光的照射下,发生异构化,从而调控纳米通道表面电荷电性的逆转,进而实现离子通道的“开启”和“关闭”状态的转换。且该体系具有稳定性以及可循环性,并表现出优异的离子整流特性。(2)为开发出一种简单、经济、快速、高效、灵敏的纳米通道生物传感器,我们试图将纳米通道功能化来实现对DNA的检测。由于DNA是由碱基对经磷酸二酯键连接而成的,裸露出的是磷酸根负离子,以及各个碱基对上的官能团所具有的特性(其能与受体分子发生氢键弱相互作用),基于电荷相互作用以及氢键弱相互作用,我们设计了一种柱[6]芳烃功能化的纳米通道用于对DNA的检测。该体系构建方法简单,响应快速,最低响应浓度为1fM,且该体系具有较高的门控效率(可达到8.631)、同时具备抗干扰性、稳定性、可逆性等优点。该功能化纳米通道的构建,为检测DNA提供了一个新方法,并且有望用于实际样品中对目标DNA样本的检测。