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谷胱甘肽(GSH)是人体内广泛存在的生物硫醇,它通过参与新陈代谢过程,直接影响人体生命健康,与多种疾病有着直接的关联。更重要的是,谷胱甘肽在癌细胞中表现出了异常高的水平,这就为它作为肿瘤微环境中的特异性指标为癌症的诊断识别提供了新的方案。结合二氧化锰纳米材料优异的光吸收和谷胱甘肽刺激降解的性能,以及纳米荧光探针稳定、灵敏、可视化等成像优势,二氧化锰基纳米复合荧光探针在化学生物传感、细胞成像、药物传递和癌症治疗方面表现出了优越性。本论文将二氧化锰作为基体材料,基于静电作用和原位反应,组装制备了碳纳米点-二氧化锰、石墨烯量子点-二氧化锰、碳颗粒@二氧化锰-银纳米颗粒三种纳米复合荧光探针,通过光谱重合和荧光寿命变化研究荧光传感原理,建立了测定谷胱甘肽的分析方法。该纳米荧光探针兼具癌细胞的点亮型荧光成像的性能,并在此基础上通过外部近红外光刺激进一步实现化学治疗/光热治疗的癌症诊疗一体化。第一章:概述了二氧化锰纳米材料的结构和性能、二氧化锰基纳米复合荧光探针的传感原理;综述了二氧化锰纳米材料、二氧化锰基纳米复合荧光探针的制备方法及其在生物医学领域的应用研究进展。第二章:以牛血清蛋白同时作为生物模板和还原剂,从高锰酸钾出发制备了二氧化锰纳米颗粒(Mn02 NPs),并基于静电作用使其与碳纳米点结合,制备了碳点-二氧化锰(CDs-Mn02)纳米荧光探针。Mn02通过荧光共振能量转移猝灭CDs的荧光,而GSH的引入能够选择性地刺激降解Mn02从而恢复荧光。荧光强度表现出了 GSH浓度依赖的增强,且在0.05～90 μmol/L的浓度范围内,体系的荧光恢复效率(AF/F0)与GSH的浓度存在良好的线性关系,检测限为39 nmol/L。该CDs-Mn02纳米探针测定了人血清样品中GSH的含量,回收率落在94.28%～102.77%的范围。进一步,依据癌细胞相比于正常细胞显著高表达的GSH含量,该纳米探针实现了癌细胞的荧光点亮型成像识别,相比L02正常细胞中微弱的荧光,SMMC-7721癌细胞与CDs-Mn02纳米探针培育后表现出明显的蓝色荧光。第三章:通过柠檬酸热解法制备石墨烯量子点(GQDs),并在聚烯丙胺盐酸盐(PAH)存在时通过超声辅助下的原位反应制备出方盘状的石墨烯量子点-二氧化锰(GQDs-Mn02)纳米荧光探针。荧光材料与二氧化锰的复合在制备过程中一步实现,无需后修饰或化学键合连接。GQDs的荧光被二氧化锰通过荧光共振能量转移所猝灭,加入GSH后二氧化锰降解进而实现恢复,由此建立了基于GQDs-MnO2的荧光点亮型探针测定谷胱甘肽。该方法线性范围为0.07～70μmol/L,检出限为48 nmol/L,且表现出良好的选择性。GQDs-MnO2纳米探针进一步应用于人血清样品中GSH含量的测定,回收率落在102.67%～106.84%的范围内。此外,GQDs-MnO2纳米探针表现出了识别癌细胞的成像性能,探针在SMMC-7721癌细胞中被高浓度的GSH刺激产生荧光恢复,实现了癌细胞的荧光点亮型成像。第四章:通过超声辅助的原位氧化还原反应,在碳纳米颗粒(CPs)表面包覆二氧化锰纳米层制备碳颗粒@二氧化锰纳米复合材料(CPs@MnO2),并通过硅烷化试剂APTES修饰使其表面带有氨基而显示正电性;通过类银镜反应模板法制备银纳米颗粒(AgNPs),并基于静电作用构建碳颗粒@二氧化锰-银颗粒(CPs@MnO2-AgNPs)纳米荧光探针。通过内滤效应和静态猝灭效应,MnO2有效地猝灭了AgNPs的荧光,而在GSH刺激下MnO2降解,荧光实现恢复。该纳米探针在0.8～80 μmol/L的浓度范围内表现出与GSH的线性关系,检出限为0.55 μmol/L。更重要的是,二氧化锰纳米壳层在癌细胞中被高表达的GSH降解,在点亮AgNPs荧光的同时,暴露出作为内核的CPs,结合银颗粒本身的抗癌作用和CPs在近红外光刺激下的光热活性,CPs@MnO2-AgNPs表现出针对癌症的诊疗性能。相比L02正常细胞,SMMC-7721癌细胞与该纳米探针培育后表现出明显的红色荧光。而CPs@MnO2-AgNPs在808 nm的近红外光辐射下展示出更高的细胞毒性。因此,该纳米复合荧光探针使荧光点亮型成像/化学治疗/光热治疗协同的癌症诊疗一体化成为现实。