半导体聚合物量子点是一种新型的荧光纳米探针，它具有发光亮度高、辐射速率快、光稳定性好、生物毒性低等优异的特点，在生物荧光成像、生物传感、药物传输等许多领域有广泛的应用。在生物应用领域，聚合物量子点展示了优异的荧光性质，但相比于无机量子点其发射谱带过宽，而稀土离子具有发射谱带窄、发光寿命长的特性，因此可以将两者结合制备成性能更加优异的新型复合纳米探针。在再生医学领域，干细胞对病变损伤组织的治疗和修复功能受到科学界的极大关注，干细胞在生物体内外的标记示踪对临床研究意义非凡。目前已有许多荧光探针用于体内示踪干细胞定植、分化等各项生物活动，但这些探针往往存在发光弱、稳定性差和生物安全性低等问题。利用发光亮度高、生物相容性好的聚合物量子点实现干细胞标记，这对干细胞研究和再生医学的临床应用具有重大意义。针对上述问题，我们利用稀土配合物成功调控了聚合物量子点的发光性质，这类复合纳米探针在生物检测和荧光成像中具有重要应用。另外，我们利用聚合物量子点实现了干细胞的高亮度荧光标记，并进一步探索了标记干细胞在动物体内的跟踪研究。本文取得了如下创新性研究成果：1、我们设计了一种聚合物量子点与铽离子形成螯合物的内参比荧光探针，可方便灵敏地检测一类威胁性极强的生化武器如炭疽细菌。具有荧光性质的聚芴量子点提供了与铽离子的螯合支点，当铽离子与细菌孢子的重要生物标志物CaDPA配位后其荧光会显著增强，而聚芴量子点的荧光却保持不变。我们选择的聚合物量子点吸收带延伸到深紫外区，可与DPA在同一波长（约275nm）同时被激发，聚合物量子点的荧光发射峰与Tb3+窄带发射组成了内参比传感，它们的发光强度比值与CaDPA的浓度呈线性关系，这些性质使其可以直接对微量浓度DPA进行定量测量，检测极限比能造成实际威胁的炭疽细菌浓度低五个数量级。该纳米传感器对DPA具有优异的选择性和灵敏性，不会轻易受到其它芳香类物质或者细菌孢子中含量较高的氨基酸的影响，为准确且快速检测炭疽细菌提供了有效便捷的方法。2、我们设计了一种接枝铕配合物的发光聚合物，并利用纳米再沉淀法将这种疏水聚合物制备成表面带羧基的纳米颗粒。首先通过自发的酰胺化反应将带氨基的铕配合物（Eu(TTA)3phen-NH2）与含酐环的功能聚合物聚苯乙烯马来酸酐（PSMA）共价偶联，得到侧链上共价连接铕配合物作为发色团的疏水聚合物，并同时生产一个羧基功能基团。然后采用再沉淀法制备纳米颗粒，纳米颗粒既具有铕配合物的荧光性质，又在其表面带有羧基功能基团，方便与生物分子共轭连接。制备的纳米颗粒直径约为15nm，在水溶液中长期稳定，具有良好的生物相容性，而且克服了传统物理包覆方法所得纳米颗粒中小分子渗漏的缺陷。进一步工作中，我们在接枝聚合物中混合掺杂聚乙烯咔唑（PVK），结合PVK优异的光吸收性质与稀土配合物的高效窄带发光，所得纳米颗粒具有发光亮度高、发射谱带窄、发光寿命长等特点，将上述探针用于细胞成像，可进一步应用于时间分辨成像及生物分析检测中。3、我们探索了高亮度聚合物量子点用于干细胞标记及其在小动物体内的荧光示踪研究。首先制备了表面性质不同的三种聚合物量子点，通过细胞内吞作用实现了对间充质脐带干细胞的标记，利用流式细胞术和细胞荧光成像技术对三种量子点标记细胞的亮度进行分析。研究发现在相同条件下表面带羧基的聚合物量子点相对于表面裸露的疏水聚合物量子点有较高的标记效率，而经细胞穿膜肽修饰的聚合物量子点，在较短时间内（2小时）比羧基量子点在更长时间（24小时）标记细胞的荧光亮度高出15倍。标记干细胞可以在体内外的荧光示踪中实现两周以上的荧光示踪。我们进一步研究了聚合物量子点标记干细胞的生物分布及其对生物组织的安全性，实验发现尾静脉注射的干细胞主要分布在小鼠肺部，而注射的聚合物量子点主要分布在小鼠的肝脏。