近年来,荧光生物传感器在临床诊断、医药开发与环境保护领域已得到广泛的应用,并且受到了越来越多的科研工作者的关注,各种具有优异光学性能的荧光纳米材料与分析化学新技术的结合也取得了快速的发展。其中生物兼容性好、易于制备、发光可控的荧光碳纳米颗粒（CNPs）,为基于荧光纳米材料的新型传感器的设计提供了新的思路和手段。但是,目前制备的CNPs普遍存在荧光量子产率比较低、荧光性能不稳定、半峰宽比较宽、生物毒性比较大的问题。因此,开发光学性能稳定、生物兼容性好的CNPs仍存在很大的挑战。我们采用固相法合成了高质量的氮掺杂荧光碳纳米颗粒（N-CNPs）,用于生物样品中抗坏血酸以及组氨酸的检测。由于其优良的电子性能、结构特点及机械性能,二维纳米材料在构建新型传感器领域引起了人们的广泛关注。一方面,研究二维纳米材料用于构建传感平台,可以提高对目标物的分析与识别的能力、降低检测限、提高选择性,助于将分析方法和检测体系进一步应用于活体分析和疾病相关诊疗中。但是,关于新型二维纳米材料碳化钛（Ti₃C₂）用于荧光传感平台的构建方面的工作还没有报道。我们以新型二维纳米材料Ti₃C₂为传感平台,用于构建高灵敏、高选择性的磷脂酶D荧光纳米探针,并用于监控活细胞中磷脂酶D的活性。另一方面,蛋白类药物在医药领域已取得长足的发展,但是蛋白药物的膜通透性较差,将蛋白大量转运到细胞内还存在很大的挑战。基于目前纳米材料优良的比表面积与转运功能,我们设计了一种高效、大量转运蛋白的策略。本文研究内容如下:（1）以海藻酸钠和色氨酸为原料,利用简单、绿色的固相合成方法,制备一种高荧光量子产率的N-CNPs,其荧光量子产率为47.9%,并且有良好的水溶性和生物兼容性。该N-CNPs的荧光强度可以被抗坏血酸选择性抑制,不同于传统的氧化还原性荧光探针,其荧光抑制机理为荧光内滤效应与静态猝灭共同作用的结果。由于抗坏血酸和N-CNPs表面的官能团之间的空间效应和氢键作用,该纳米探针对抗坏血酸有良好的选择性和较高的灵敏度,并且有较宽的线性范围。N-CNPs的荧光降低与抗坏血酸的浓度在0.2¹50μM之间有良好的线性相关性,检出限为50 nM。该纳米探针在实际生物样品检测的过程中也表现出良好的灵敏度与选择性,有望应用于临床诊断与药物筛选。（2）利用铜离子调控N-CNPs,构建了一种turn-on型组氨酸荧光探针。铜离子可以选择性猝灭N-CNPs的荧光,而组氨酸和铜离子有更强的作用力,可以拉远铜离子与N-CNPs表面之间的距离,恢复N-CNPs的荧光,基于此构建了一种turn-on检测组氨酸含量的荧光探针。在优化的条件下,N-CNPs荧光恢复的强度与组氨酸的浓度在0.5⁶0μM之间呈良好的线性响应,组氨酸的检出限为150 nM,另外,该纳米探针还有良好的生物兼容性,可用于活细胞内组氨酸含量检测,并可以实时成像,在生物标记与临床诊断中显示出巨大的应用潜力。（3）作为石墨烯的类似物,二维碳化钛（Ti₃C₂）纳米片由于其独特的结构与电子性能,已引起了人们的广泛关注。基于超薄Ti₃C₂纳米片调控荧光猝灭机理,构建了一种灵敏地、选择性检测磷脂酶D活性的荧光纳米探针。首先通过两步剥离法,制备了平均厚度为1.3 nm的超薄Ti₃C₂纳米片,在其表面修饰罗丹明标记的磷脂。由于Ti₃C₂纳米片和罗丹明之间存在能量转移,Ti₃C₂纳米片可以猝灭罗丹明的荧光,其猝灭效率将近95%。磷脂酶D可以催化磷脂水解,从而使罗丹明远离Ti₃C₂纳米片表面,进而抑制罗丹明与Ti₃C₂纳米片之间的能量转移,从而使罗丹明的荧光恢复。基于此,构建了一种检测磷脂酶D活性的荧光纳米探针。该纳米探针可以选择性检测磷脂酶D的活性,其检出限为0.1 U L^-1,还可以用于磷脂酶D抑制剂的筛选。同时,该荧光纳米探针可以在活细胞内实时监控磷脂酶D的活性,并且可以用于实时成像。该纳米探针在临床诊断与药物筛选中也表现出巨大的应用潜力。（4）将目标蛋白靶向转运到特定细胞内是蛋白治疗的关键步骤之一,但现有蛋白转运方法存在很多问题,如蛋白负载量低、膜穿透性差和不能实时监控蛋白释放过程。本章工作开发了一种基于蛋白@无机纳米体系的新型细胞内蛋白转运策略,该纳米体系结构上类似于中国传统食品饺子,将其命名为纳米饺子（NDs）,该NDs由金属离子诱导富含组氨酸残基的绿色荧光蛋白(H₃₉GFP)聚集成纳米颗粒,作为饺子的馅,通过原位聚合的方式,在蛋白纳米颗粒外包裹无机纳米材料（MnO₂）,作为饺子的皮,然后在MnO₂外部修饰叶酸功能化的PEG,赋予NDs具有良好的生物兼容性和靶向性。制得的NDs具有较高的蛋白负载量（>70%）,MnO₂还是一种很好的荧光猝灭剂,可以猝灭荧光蛋白的荧光,同时蛋白的稳定性也得到了提高。通过叶酸功能化,该NDs可以选择性进入叶酸受体高度表达的细胞内,在细胞内低pH及高还原性氛围共同作用下,MnO₂被还原,蛋白释放。在MnO₂被还原为Mn²⁺后,可以作为磁共振成像的造影剂。该体系可以构建荧光/磁共振双模态模型成像,用于监控蛋白的释放过程。同时,NDs可以高效地、靶向性将功能蛋白（RNase A）转运到目标细胞内与肿瘤部位,该蛋白转运平台可以为蛋白治疗领域提供一种全新的思路。