荧光探针一般具有灵敏度高、重现性好、响应时间短等优点,很多研究者开始设计荧光纳米探针以进行环境检测,生化分析和生物传感等。金纳米簇和碳点作为新兴的荧光纳米材料,由于具有优良的性质(如毒性小、光稳定性好、尺寸均一)而得到了广泛的关注。本文利用这两类新型材料,设计了一种检测葡萄糖的金纳米簇探针;合成了氨基酸碳点以特异性检测Cu2+;构建了一种基于疏水性碳点的双发射纳米探针以实现细胞中Cu2+的成像。具体内容如下:第一章绪论本文首先简要介绍了荧光探针以及荧光纳米材料,然后分别介绍了金纳米簇、碳点的特点、制备方法和应用。最后阐述了本论文工作的目的和意义。第二章基于亚甲基蓝淬灭的金纳米簇探针对葡萄糖的检测研究本工作利用亚甲基蓝对金纳米簇荧光的淬灭以及葡萄糖氧化酶对葡萄糖的催化反应来检测葡萄糖。首先,以牛血清蛋白(BSA)为模板合成金纳米簇(BSA-AuNCs),将其处理之后保存在PB缓冲液(pH=7.4)中,此时金纳米簇带负电荷。亚甲基蓝(MB)是一种阳离子生物染料,带有正电荷,可以通过静电作用和BSA-AuNCs相互靠近,由于BSA-AuNCs的发射光谱和MB的吸收光谱位置都在650nm左右,且光谱重合良好,它们之间容易发生电子转移,因而MB可以淬灭BSA-AuNCs的荧光。而亚甲基白(MBH)不带电荷,而且在650nm处的吸收值明显小于MB,所以MBH不会影响BSA-AuNCs的荧光。在本研究中MB不仅起到淬灭剂的作用,还以电子媒介体的身份参与到葡萄糖氧化酶和葡萄糖的反应中,在这个过程中MB被还原为MBH,此时金纳米簇的荧光可以恢复。因此该探针可根据金纳米簇荧光的淬灭和恢复情况来有效的定量检测葡萄糖,而且MB被还原为MBH的颜色变化可以通过肉眼观察到。第三章氨基酸碳点的制备及其在Cu2+检测中的应用生物小分子氨基酸比较常见而且成本低,本工作分别以六种不同的氨基酸作为碳源,使用水热法制备得到了六种碳点。这六种碳点的荧光光谱和对各种金属离子的响应情况各有差异,我们比较发现赖氨酸碳点荧光强度较大,而且其荧光可以被Cu2+淬灭,选择性最好。当加入Cu2+时,碳点的荧光强度不断下降,且荧光强度在1×10-6-1×10-5 M的范围内与Cu2+浓度呈线性关系,检测限为0.23μM。然后将其应用于铜合金样品中Cu2+的检测,对比发现该方法的准确性在可接受的范围内。第四章基于疏水性碳点的双发射胶束实现细胞内Cu2+的比率型荧光检测和成像本工作设计了一种基于疏水性碳点(HCDs)的双发射、比率型的纳米探针用于检测Cu2+。四羧基苯基卟啉(TCPP)是一种卟啉衍生物,发射红色的荧光,它的卟啉环中的氮可以和Cu2+配位,因此Cu2+可以选择性地淬灭它的荧光。我们利用葡萄糖作为原材料合成了一种疏水性碳点HCDs,它可以被两亲性聚合物DSPE-PEG和DSPE-PEG-TCPP自组装形成的胶束包裹在内,从而使其生物相容性和水溶性得到改善,同时仍然具有较强的荧光,而且对Cu2+没有响应。本研究将HCDs的荧光当做参比信号,TCPP的荧光当作响应信号,将Cu2+加入到探针中时,HCDs和TCPP的荧光强度比(FTCPP/FHCD)随着Cu2+浓度的变化而变化,FTCPP/FHCD在2 × 10-7-1 × 10-6 M的范围内与Cu2+浓度呈线性关系,Cu2+的检测限为36 nM,表明该探针可以用于灵敏地检测Cu2+。最后,本工作还研究了该探针在HL-7702细胞中Cu2+的响应和共聚焦成像。