荧光探针是一类常见的用于检测的荧光材料,它可以通过配位、氢键、静电等作用,或者化学反应与目标分析物特异性结合,在结合前后的荧光发射光谱会发生明显的改变,从而实现对目标分析物的特异性分析。相较于色谱法、电化学等其它分析方法,荧光探针分析法除了具有灵敏度高、响应迅速、设备及操作简单等优点外,还可以利用各种成像工具,实现对细胞、组织或者活体内的某些特定目标的实时成像。因此,荧光探针也就成为科研人员研究各类小分子、大分子或环境对生物系统影响的最佳选择之一。随着科技的不断进步,对荧光探针的研究也向着使其具有更高的灵敏度、更强的抗干扰能力的方向发展。比率型荧光探针是一类可以利用检测目标前后不同波长荧光发射的荧光强度的比值变化实现对目标定量分析的荧光探针。由于比率型探针利用荧光强度的比值进行分析,因此可以消除环境中干扰因素的影响,避免假阳性结果的产生。然而,受某些特定目标的检测机理的限制,传统的有机小分子探针难以针对这些目标分析物设计或合成相关比率型探针。近年来,研究人员尝试利用使用纳米荧光材料解决这类问题。石墨烯量子点是一类新兴的碳纳米荧光材料,具有化学稳定性高、尺寸相对可控以及较低的细胞毒性等优点,更重要的是,石墨烯量子点的π-π共轭体系以及表面官能团使其易于功能化,可以根据需要通过各类有机、无机及生物材料进行修饰,用来制备比率型荧光探针。本论文便是基于石墨烯量子点与有机小分子荧光探针的π-π堆积作用制备了一系列的纳米复合材料,针对生物系统中常见的小分子、生物大分子及细胞微环境进行了检测。具体内容如下:（1）利用柠檬酸热解得到具有蓝色发射的石墨烯量子点,将其与小分子荧光探针HVC-6通过π-π堆积作用构建了纳米复合探针HVC-6@GQDs。HVC-6是一种用于RNA检测的“turn-on”型荧光探针,它可以通过与RNA双螺旋结构的沟槽的相互作用与RNA特异性结合。复合探针具有较低的细胞毒性、优秀的选择性,并且可以实现对RNA的比率检测,双发射峰的荧光强度比值I₆₁₀/I₄₇₀与RNA浓度之间呈现良好的线性关系,可以实现对RNA的定量分析,实现了对RNA比率荧光检测的突破,创新了比率型RNA荧光探针的制备方法。同时,复合探针也可以实现对细胞内RNA的实时检测和定位,具有在生物、医学领域应用的巨大潜力。（2）利用水热法制备具有绿色发射的羟基化石墨烯量子点,将其与小分子荧光探针CP通过π-π堆积作用构建了纳米复合探针CP@GQDs-OH。CP是一种用于SO₂检测的单比率荧光探针。CP@GQDs-OH检测SO₂前后,在CP和GQDs-OH之间表现出两种FRET过程,且CP和GQDs-OH受体和供体的角色发生了转换。受检测过程中的两个FRET过程的影响,复合探针可以实现对SO₂的多比率检测,几个荧光强度比值与SO₂的浓度呈良好的线性关系,且具有较低水平的检出限。CP@GQDs-OH的制备首次实现了对某一特定分析物的多比率的检测,创新了多比率荧光探针的制备方法。CP@GQDs-OH可以在体外、细胞及活体内实现对SO₂的定量检测,并且具有定位细胞线粒体的能力。（3）RV-1是一种基于TICT机理的粘度荧光探针。将羟基化石墨烯量子点与小分子荧光探针RV-1通过π-π堆积作用构建了纳米复合探针RV-1@GQDs-OH。利用复合探针在不同粘度环境中荧光发射光谱的变化,实现对环境粘度的测定,双发射峰的荧光强度比值I₆₃₅/I₅₃₀与粘度之间呈现良好的线性关系,可以实现对粘度的检测。在细胞受外界刺激后,RV-1@GQDs-OH也可以实现对其粘度变化的可视化成像,且可以实现实时测定,具有在生物、医学领域应用的巨大潜力。