從化學和生物學的意義上理解，探針是一種已知特異性的分子，它帶有合適的標記物供反應后檢測。探針和靶的相互反應如抗原-抗體、血凝素-碳水化合物、親合素-生物素、受體和配體，以及核酸與其互補核酸間的雜交等反應均屬此類。用核酸探針與待檢標本中核酸雜交，形成雜交體，再用呈色反應顯示。此方法用于疾病的診斷，稱為分子雜交基因診斷。此法開始用于遺傳性疾病的診斷如血紅蛋白病的診斷、先天性遺傳病的產前診斷。近來，已發展為診斷外源性病原體如病毒、細菌、原蟲等的方法；內源性病變基因研究如癌基因檢測、基因突變、基因缺失或變異引起的疾病的基因診斷；人類基因識別及其生理功能和衰老有關研究；在法醫檢測中有關性別鑒別和DNA指紋譜的鑒定。基因探針的研究引起了人們高度重視，在探針的制備技術上有重大突破。可將核酸分子探針檢測比喻為在柴草堆中去找一根針的神奇技術。據美國華爾街分析家預言：“在生物技術市場中，下一個突破和具有吸引力的是基因探針”。它的巨大的開發潛力和經濟效益，已引起人們的重視。
目前基因檢測方法中以同位素標記（32P、35S等）DNA探針靈敏度最高，但由于放射性污染、半衰期短、需要特別的安全防護條件等，限制了同位素標記探針的廣泛應用。因此，非同位素標記探針的研制引起重視，自Langer等（1981）合成了生物素化 dUTP和NTP類似物以來，開創了用非同位素標記的新領域，用生物素標記核酸探針檢測和識別特定的核酸序列，已廣泛應用于臨床檢驗和科學研究。Leary等（1983）用缺口平移法標記的生物素DNA探針成功地用于Southern印跡雜交技術。Forst等（1985）發表了光敏生物素直接標記核酸的簡便方法，使核酸和蛋白質的生物素標記探針技術前進一大步。Renz等（1984）、Thorpe等（1985）和 Pollars 、Knight等（1990）用化學法直接把辣根過氧化物酶接到DNA上，運用發光顯影法提高了敏感性。Muh－legger等（1990）用地高辛（Digoxigenin）標記DNA，再用地高辛抗體連接堿性磷酸酶，催化發光底物金剛烷脫磷并發光，靈敏度與32P標記探針相同，而且32P、標記的DNA探針雜交膜需要在-70℃件下曝光4～7天于X光片上顯影，堿性磷酸酶發光法只需10～30min，十分快速、簡便。
基因診斷的被檢測基因或目的基因存在于樣品中，先將樣品中核酸提取出來，或在原位，或將樣品點在硝酸纖維素濾膜上，再經蛋白酶處理，或酶切成較小的片段，經變性處理（熱或堿變性）成單鏈。另一方面制備已知核酸序列標記的核酸分子探針，也經變性成單鏈。根據核酸鏈之間堿基配對的原理，將此核酸探針與樣品中核酸單鏈結合成雙鏈核酸，即稱分子雜交。被檢樣品形成雜交雙鏈，顯示陽性結果。如樣品無與探針互補的序列，則不發生分子雜交，結果為陰性。這種技術用于診斷要依靠基因探針，可見基因探針是基因診斷中的關鍵性試劑。
核酸探針傳統的標記物是用放射性同位素，多用32PdNTP、3HdNTP、35SdNTP等。用放射性同位素標記核酸有以下優點：
（1） 靈敏性高：一般可達到0.5～5pg或更低濃度核酸的檢測水平，可以檢測極少量或拷貝數少的基因組（可延長曝光時間或增敏屏增敏）。
（2） 特異性高：用放射自顯影法，樣品中存在的無關核酸或非核酸成分不會干擾檢測結果，準確率高，假陽性率低。
（3） 方法簡便。所以，放射性同位素標記核酸探針在一些有條件的單位，作為主要的標記方法仍在使用。
放射性同位素標記技術也存在以下缺點：
① 半衰期短，必須經常標記探針：如32P、半衰期只有14.3天，放射強度逐日變化。35S的半衰期可達88天，但衰變能量只有32P的1/10，靈敏度較低，只能用于多拷貝基因的檢測。3H的半衰期雖長達12.26年，但衰變能低，靈敏度太低。
② 費用高 ：α-32P標記的dATP（400Ci/mmol），需要進口試劑，價格高。
③ 檢測時間長：用放射自顯影需要較長的曝光時間（1～15天）。
④ 放射性同位素對人體有害，實驗室和環境易被污染，放射性廢物處理困難。因此，推廣使用受到限制。
所以研究非放射性標記核酸探針及其檢測顯示方法、為推廣應用基因診斷創造有利的條件，已成為80年代以來各國十分重視的研究目標。這項技術屬生物高技術中發展很快、前景很大的項目。美國科學家于1981年首先合成了生物素標記的脫氧尿嘧啶核苷三磷酸，他們采用缺口平移制成生物素化核酸探針，成功地用于探測一系列基因。隨后美國的BRL和Enzo biochem 生產了這種生物素標記探針及分子雜交成套試劑盒。1985年澳大利亞合成了光敏生物素，用于直接標記核酸，這是Adelaide大學Forest等學者的重大成功。該大學的Bresatec公司和美國的Vector實驗室，先后完成了配套試劑盒。1988年西德Boehring– Mannheim公司研制成功地高辛（半抗原）-抗體-酶法基因探針試劑盒。1989年我國軍事醫學科學院馬立人教授等合成光敏生物素并研制成功光敏生物素核酸探針標記和檢測試劑盒。至今，在國內外市場上已有多種商品化非放射性標記核酸探針試劑盒供應。
利用核酸探針雜交技術比用免疫學抗原抗體技術有更高的特異性和敏感性等優點，已顯示出巨大的發展潛力。許多核酸（基因）探針已直接用于基因檢測，疾病診斷和病因研究。正在迅速發展的基因診斷更需要制作各種基因探針。因此，學習和研究制備核酸探針技術象制備各種單克隆抗體探針一樣已成為90年代大力發展的高技術，也是分子醫學發展的熱點之一。
核酸探針制備技術包括目的基因的制備，放射性同位素標記或非放射性標記，標記核酸的純化、鑒定、分裝、貯存等。