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多色荧光探针因具有一元激发,多元发射的优点,能够同时标记和跟踪多个生物分子事件,在生物学成像、多重生物分析等领域显示出强大的应用前景。近年来,关于多色标记物的设计和应用取得较大成效,对推动多色荧光探针技术的发展具有重要意义。 作为新型的碳质发光材料,碳量子点(CDs)的激发和发射波长可调谐、荧光稳定且生物相容性好,为低毒性纳米材料的研究开辟了新的方向。本论文致力于构建基于CDs的多色荧光探针,对多色CDs的合成技术、发光性能进行了研究,并将其应用于次氯酸(HClO)的检测。 本论文共分为三章,包含以下内容: 第一章:前言。首先简要归纳了多色荧光探针的特点、分类及最新研究进展;其次,对CDs的合成方法、发光机理进行概述,阐述了其在金属离子、阴离子、中性小分子、pH和生物分子的检测、生物成像领域的应用;在文献综述的基础上提出本论文的研究设想。 第二章:微波法合成多色碳量子点。以蔗糖和磷酸为原料,采用微波辅助的方法制备了具有一元激发、多元发射性质的CDs,并运用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、透射电镜、红外光谱、X-射线光电子能谱等手段表征产物,表明通过控制磷酸的浓度大小能够调节CDs的粒径以及发射光谱。实验考察了量子尺寸效应和表面态因素对CDs发光性能的影响,并以简单的氧化、还原方法对颗粒的表面进行改性后,得到一系列不同发光性质的CDs,研究认为粒径变化使粒子本征态发射改变是影响CDs光谱特性的主导因素。此外,本章对不同粒径CDs与氮氧自由基之间的相互作用也进行了初步探讨。 第三章:基于碳量子点的HClO探针。利用氧化物质对CDs荧光的有效猝灭,发展了基于CDs的HClO探针。本章比较了微波法制备的三种不同荧光性质的CDs对HC1O的响应情况,发现呈绿色荧光的CDs响应最为灵敏,在最优实验条件下,检测限达15nM,与其它方法相比具有较高的灵敏度和选择性,应用于自来水样品中HClO的检测,加标回收率为94.02~96.09%,RSD为0.60~3.02%。在此基础上,初步设计合成了基于CDs的比率型荧光探针,并考察了与HClO的相互作用,其响应程度有待提高。该部分研究为基于CDs的荧光探针设计提供了新的思路。