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光学分析法具有较高的灵敏度和选择性，且具有方法简单实用、操作方便、高效、快速等优点，受到研究者的广泛关注。本文基于DNA分子机器建立了两种核酸放大检测的新方法-基于DNA轮烷结构的交叉滚环复制放大方法和基于核酸外切酶的级联循环放大方法，采用光学分析法检测，分别实现了对肿瘤细胞中提取的信使RNA(mRNA)和免标记DNA的高灵敏度、高选择性测定，并将这两种方法成功应用于复杂样品和血清样品的分析。 本文主要开展了以下两个方面的工作： 一、基于DNA轮烷结构的交叉滚环复制放大检测肿瘤细胞中mRNA的研究 建立了一种高灵敏度和高选择性的免PCR检测mRNA表达水平的新方法。首先，合成两种DNA准轮烷结构(DPR-Ⅰ和DPR-Ⅱ)，加入与β-actin(ACTB)mRNA相对应的靶cDNA，DPR-Ⅰ中的缺口环作为滚环复制反应的模板，在生物素修饰的引物、DNA酶和dNTPs的作用下，引发滚环复制反应，取代释放DNA，引发DPR-Ⅰ和DPR-Ⅱ之间的交叉滚环复制过程。合成出滚环复制产物包含多个HRP模拟酶单元，可催化H2O2氧化ABTS2-生成ABTS-。考虑到在ABTS2-/H2O2紫外可见体系中hemin本身产生的高背景值，通过生物素-亲和素的特异性识别，采用亲和素包被的磁珠捕获生物素化的滚环复制产物检测cDNA的检测限可达0.1zmol，灵敏度与PCR方法相当。将所建立的方法应用于乳腺癌细胞中ACTB mRNA的检测，具有一定的临床应用价值。 二、基于核酸外切酶级联循环放大免标记检测DNA的研究 采用三种无标记颈环结构DNA(MB1，MB2，MB3)，基于核酸外切酶Ⅲ(Exo-Ⅲ)作用于双链DNA，沿3’→5’方向逐步切去单核苷酸的性质，通过靶DNA的引发，实现了基于核酸外切酶辅助的级联循环放大(Exo-CRA)免标记检测DNA。通过优化实验条件(反应温度、Exo-Ⅲ用量和反应时间等)，检测DNA的动力学范围达到8个数量级，检测限可达0.1 pM。所建立的方法与仅采用MB1参与核酸外切酶放大反应和无放大过程的反应相比，灵敏度分别提高了2个数量级和4个数量级。此外，该方法能高特异性地识别单碱基错配的序列，并成功应用于人血清样品中DNA的检测。