微小核糖核酸（microRNA）是一种非编码小RNA,在细胞增殖、分化、迁移和凋亡等过程中起着转录后调控作用。MicroRNA的表达失调与许多癌症密切相关,使得基于microRNA的诊断对癌症早期诊断和治疗预后方面具有重要的研究意义。同时,microRNA的表达存在细胞间差异,需要对单个活细胞中的microRNA进行原位成像分析以监测microRNA的空间表达,并促进与microRNA相关的细胞过程和疾病的临床研究。然而microRNA序列较短、细胞中的丰度较低,活细胞内microRNA的成像分析仍然是一个挑战。近年来,基于核酸的无酶恒温扩增方法在活细胞microRNA原位成像中的应用受到广泛关注,如催化发卡自组装（CHA）、杂交链反应（HCR）和DNAzyme生物催化剂等。其中,CHA反应用于活细胞内microRNA原位成像时可以重置靶microRNA,对细胞的生命活动影响较小。因此,本文构建了两种基于CHA反应的恒温无酶生物传感方法,用于活细胞内低丰度microRNA的检测和成像。主要内容如下:1.交叉催化CHA-DNAzyme线路用于活细胞内microRNA的原位成像。在该线路中,CHA反应和DNAzyme裂解反应交替发生,实现了交叉触发级联放大。该交叉催化体系是一种多功能、模块化的生物传感器,具有内置的反应加速特性和多重保证的严格识别特性,确保了DNA和microRNA分析物的高灵敏度、选择性检测。该方法也被进一步用于活细胞内microRNA-21（mi R-21）的原位成像,实现了microRNA不同表达及空间分布的实时现场分析。2.基于发卡二聚体结构的限域CHA反应用于microRNA的高灵敏检测。本工作设计了三种由回文序列连接的二聚体发卡,用于构建限域CHA反应。靶标microRNA可以激活发卡间的自组装过程生成网状DNA结构,从而将核酸发卡限制在一个固定的区域内。由于空间约束效应,发卡的局部浓度增大,加快CHA的反应动力学。与传统CHA反应相比,该限域CHA反应能够提高反应速度和反应效率,实现了mi R-21的高灵敏度、选择性检测分析,并有望用于活细胞内microRNA的成像分析。