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多吡啶钌(Ⅱ)配合物具有独特的分子结构、丰富的光化学和光物理性能，既可以与DNA作用，也可以与氧分子作用，被广泛应用于DNA分子识别、DNA荧光探针、光学氧传感器件和药物输送等生物无机化学领域的研究。本论文选择了5种多吡啶钌(Ⅱ)配合物[Ru(IP)2(HNAIP)]2+(Ru1)、[Ru(IP)2(DHPIP)]2+(Ru2)、[Ru(bpy)2(atatp)]2+(Ru3)、[Ru(bpy)3]2+(Ru4)和[Ru(bpy)2(dppz)]2+(Ru5)(IP=咪唑并[4，5-f][1，10]菲罗啉，HNAIP=2-(2-羟基-1-萘基)咪唑并[4，5-f][1，10]菲罗啉，DHPIP=2-(2，4-二羟苯基)咪唑并[4,5-f][1，10]菲罗啉，bpy=2，2-联吡啶，atatp=苊烯[1，2-b]-1，4，8，9-四氮三联苯，dppz=邻联二吡啶并[3，2-a∶2，3-c]吩嗪）作为研究对象，通过吸收光谱、稳态荧光光谱、时间分辨荧光光谱、圆二色光谱、荧光显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线粉末衍射、动态光散射等方法，探究了氧气、金属离子和水对这些键合到DNA或无机纳米材料(TiO2和SiO2)上的钌(Ⅱ)配合物发光传感性能的调控机制，得到了一些有意义的研究结果: (1)运用吸收光谱、稳态荧光光谱、时间分辨荧光光谱和圆二色光谱研究了Ru1诱导DNA构象转变后的氧传感性能。Ru1对氧气有很好的线性响应，从纯氮到纯氧的开-关发射强度比值(I0/I100)高达9.3，符合动态淬灭的机制。与Ru2(I0/I100=5.8)相比，由于HNAIP配体拥有有利的氧气结合位点，所以Ru1与氧之间呈现出更大的电子转移速率。同时，Ru1可以结合到DNA沟表面(键合常数Kb=7.9×104 M-1)，诱导B-到Z-DNA构象的变化，而以插入作用结合DNA的Ru2则没有观察到类似的现象(Kb=3.3×105 M-1)。此外，B-到Z-DNA构象转变导致Ru1对氧气的传感速率降低了33％。该研究有助于更好地理解DNA和多吡啶钌(Ⅱ)配合物之间的相互作用，同时为评价DNA结合剂的氧传感性能提供了一种新的思路和方法。 (2)基于钌(Ⅱ)配合物Ru3与鱼精DNA间的插入和静电作用，通过自铸膜法制备了橙红色的Ru3-DNA膜。该膜具有微秒级的发光寿命，在氮气和氧气交替氛围下，显示可逆的光开关性能，“开-关”发射强度比为4.3。水分子、溶解氧、Cu(Ⅱ)和亚铁氰根离子可以淬灭Ru3-DNA膜的发光。在低DNA/Ru摩尔比(r=0.83)下，氧气对该膜的发光淬灭符合动态机制。DNA能介导Ru3和Cu(Ⅱ)阳离子间的光诱导电子转移，但是减弱了亚铁氰根阴离子对Ru3的发光淬灭。此外，Ru3诱导DNA的浓缩削弱了超氧阴离子和羟基自由基对DNA的氧化损伤。该研究提供了一种评价浓缩DNA膜抗氧化损伤能力的新方法，同时也为发展基于DNA-金属嵌入剂光电子器件提供新思路。 (3)应用稳态和时间分辨荧光光谱、扫描电镜及透射电镜等方法研究了硅溶胶-凝胶中氧和组氨酸(His)调控Ru4的光致发光性能。结果表明，Ru4可以通过静电作用吸附到硅溶胶-凝胶的三维网状结构中，使Ru4的最大发射峰从595 nm蓝移至588 nm，形成具有更高激发态能量的双组分溶胶-凝胶;氧气的通入能基于单线态氧(1O2)的生成淬灭硅溶胶-凝胶中Ru4的光致发光，KSV为0.015％-1，符合动态淬灭机制;此外，在被氧气淬灭的体系中加入0-60μM His可以有效清除体系中的1O2，降低氧气浓度，使发光逐渐恢复，呈现出由氧气和His调控的“光开关”响应;而在氮气氛围下加入His，减弱了Ru4和硅溶胶-凝胶间的静电作用，从而使Ru4的发光发生淬灭。这种新颖的光致发光调控方法，有助于更好地理解生物细胞中氧分子与钌(Ⅱ)配合物的作用机制，为医学上光动力学疗法(PDT)的研究提供新思路，具有广阔的应用前景。 (4)锐钛矿/金红石型TiO2纳米颗粒和溶胶-凝胶SiO2的引入，能诱导Ru5-DNA复合物在室温下发生解离。当煅烧TiO2温度从200增加到850℃，TiO2和结合了Ru5-DNA复合物的TiO2的颗粒大小及流体力学直径均有明显的增大。与金红石型TiO2相比，锐钛矿型TiO2颗粒可以强力吸附DNA，使得Ru5-DNA复合物发生解离，而金红石型TiO2颗粒则能直接结合Ru5-DNA复合物。此外，溶胶-凝胶SiO2可以选择性吸附带正电的Ru5，使得Ru5-DNA复合物发生解离。该研究有助于更好地理解多吡啶钌(Ⅱ)配合物、DNA和无机纳米材料间的相互作用，同时提供了一种监测DNA和染料在无机纳米材料上结合特性的新方法。