开发肿瘤成像及治疗新策略，对于提高患者的治愈率意义重大。肿瘤微酸环境作为一种新兴的肿瘤标志物，与肿瘤的发生发展密切相关，为肿瘤的成像与治疗研究提供了新的突破点。目前，一系列基于无机纳米颗粒、聚合物纳米材料、DNA分子的酸响应诊疗策略被开发用于实现肿瘤的成像与治疗研究。然而，前两者往往存在制备复杂、反应时间长、生物相容性不佳等缺陷，基于DNA分子的酸响应诊疗策略虽克服了上述不足，但灵敏度较低，无法高效响应肿瘤胞外微酸环境(pHe 6.2-6.9)，难以满足肿瘤诊疗的临床需求。因此，开发具有高灵敏、高特异性、生物相容性好的酸响应诊疗策略具有重要意义。基于此，本文以构建精准、灵敏、高效的酸响应肿瘤诊疗探针为目标，以肿瘤胞外微酸环境为基点，利用酸敏核酸i-motif的响应区间可调性，引入i-motif结构作为酸响应单元，结合Aptamer靶向识别分子以及DNA纳米结构，以人肝癌细胞系作为研究对象，发展了两种基于肿瘤微酸环境的新型核酸纳米探针，从分子、细胞水平开展了肿瘤的诊疗研究，具体内容如下：
　　一、肿瘤微酸环境触发多价Aptamer功能化DNA纳米探针原位构建用于增强结合亲和力及药物递送
　　Aptamer在癌症成像和治疗中具有广阔前景，但其在生理条件下的低亲和力是一个挑战。针对实体瘤的酸性胞外微环境，我们开发了一种基于细胞外pH调控的多价策略，以提高生理温度下Aptamer探针对靶细胞的亲和力。通过理性设计，构建了一种以Aptamer为靶向基元，以裂开式i-motif片段为酸响应基元，可负载化疗药物阿霉素的DNA单体(AptDM)。在中性pH下，AptDM以独立分散的形式存在，表现出弱细胞结合力及内化。在肿瘤酸性胞外条件下，AptDM通过形成分子间i-motif结构而相互交联形成多价DNA纳米组装体(MDAs)。由于多价效应，在生理温度下MDAs表现出显著增强的结合亲和力(Kd=9.96±1.06nM)且具有稳定的结合能力，因此可以进行高灵敏的成像、高效的药物递送，且对靶肿瘤细胞具有增强的抑制作用，但对非靶细胞的毒性降低。该多价方法有望促进临床上新型Aptamer功能化纳米器件的开发。
　　二、肿瘤微酸环境触发原位HCR的激活式DNA纳米探针用于肿瘤细胞检测
　　针对纳米药物在诊疗过程中所面临的特异性差、灵敏度低两大关键问题，结合肿瘤独特的微酸环境，我们以DNA三棱柱结构作为支架，i-motif结构作为酸响应单元，引入Aptamer靶向识别分子及HCR信号放大技术，构建一种多价激活式DNA三棱柱纳米探针(DTPI)。在肿瘤酸性胞外条件下，i-motif质子化形成四聚体结构从DTPI上脱落，Trigger暴露，相继打开H1、H2，触发HCR，形成DTPI-HCR，实现激活式荧光信号放大，而中性pH下，DTPI不能激活形成DTPI-HCR。相较于ZY11及DTPI，DTPI-HCR在生理温度下具有增强的靶细胞识别性能，并表现出高灵敏的检测性能，在150μL的结合缓冲液中最少可检测到33个细胞。该策略引用多重HCR作为放大机制，在细胞表面触发探针原位自组装，实现激活式信号放大，有望为发展多价激活式Aptamer纳米探针提供新方法。