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量子点由于其独特的性质如高荧光量子产率、宽带吸收、抗光漂白性好的光学性质,易于电荷/能量转移的电子学性质以及表面功能化的化学性质,在生物医学领域得到广泛的应用。掺杂型量子点通过引入掺杂态离子可以实现单一量子点的双光发射。代表性的掺杂型量子点包括锰离子掺杂硫化锌（Mn:ZnS）和铜离子掺杂磷化铟（Cu:InP）,具有长的掺杂剂发射寿命和低的生物毒性等优点,特别适合于生物传感和成像应用。本论文基于双光发射的Cu:InP量子点,通过表面功能化,设计、制备了电荷转移机制的Cu:InP@ligand-PEG比率荧光探针;结合核酸等温扩增技术,实现了血清中循环微小miRNA（miRNA）的可视化微孔板分析,进一步实现了活细胞中miRNA的比率荧光成像分析。主要研究内容如下:1.通过改进的“连续离子层吸附反应”,合成了双光发射（峰位置分别为530nm和650nm）的Cu:InP量子点。通过调节Cu2+的掺杂浓度或壳层包覆时间,实现了该量子点绿/红荧光强度比的精确调控。基于绿/红荧光强度比为1:2的Cu:InP量子点,通过表面聚乙二醇（PEG）化及超声组装配体（ligand）分子如锌卟啉（ZnPPIX）、5,10,15,20-四（1-甲基-4-吡啶基）卟啉（TMPyP）或氯化血红素（hemin）,制备了多种Cu:InP@ligand-PEG纳米复合物。通过稳态荧光和瞬态荧光测量表征了该纳米复合物的光物理性质,结果表明Cu:InP量子点的荧光猝灭与卟啉分子的种类与数量均有关,荧光猝灭机制为电荷转移。2.利用特异性的配体/DNA作用,量子点/配体比例为1:3的Cu:InP@TMTyP-PEG纳米复合物被发展为特异性的双链DNA荧光探针。荧光响应实验表明该探针为比率荧光探针,呈现“绿-黄-红”信号灯式荧光颜色变化,适用于荧光可视化检测。粒径分析、Zeta电位测量和细胞毒性等实验表明,该探针同时具有小尺寸、电中性、化学稳定性和生物相容性好的优点,适用于细胞水平上的分子成像研究。3.基于Cu:InP@TMTyP-PEG荧光探针,实现了人血清中循环miRNA灵敏、可视化的微孔板分析。分析过程为:从人血清中提取Total RNA;Total RNA中靶标miRNA触发发夹结构DNA的链式杂交反应（HCR）,产生长的双链DNA;Cu:InP@TMTyP-PEG荧光探针特异性识别靶标miRNA的HCR产物,依产物数量不同呈现信号灯式荧光颜色变化。该可视化微孔板分析实现的循环miRNA检测限为1200 copies/μL;动态检测范围为4个数量级。通过该可视化微孔板分析,实现了正常人及非小细胞肺癌病人血清中三种循环miRNA的同时检测。4.基于Cu:InP@TMTyP-PEG荧光探针,实现了活细胞中miRNA的比率荧光成像分析。分析过程为:发夹结构DNA通过脂质体转染进入细胞;细胞质中内源性miRNA触发HCR,产生长的双链DNA;Cu:InP@TMTyP-PEG荧光探针通过细胞内吞进入细胞质;该比率荧光探针特异性识别细胞质中HCR产物并依其数量不同呈现信号灯式荧光颜色变化,具有高分辨优势。通过分步的比率荧光成像,实现了正常肺细胞/非小细胞肺癌细胞中三种miRNA的检测,检测结果与微孔板分析结果一致。