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相比于L-氨基酸（L-amino acids,LAAs）,在天然体系中D-氨基酸（D-amino acids,DAAs）的含量水平往往很低。由于早期缺少灵敏、准确的氨基酸手性分析检测技术,人们难以检测到天然存在的DAAs,在很长一段时期DAAs被认为是“非天然氨基酸”。近年来,随着手性分析检测手段的发展,DAAs被发现以不同的水平存在于食品（发酵制品、乳制品等）、微生物和哺乳动物体内（如中枢神经系统的大脑皮层、海马和纹状体及垂体等）,并发挥重要生物效应。在食品中,DAAs的含量水平可以作为评价食品的质量和生产过程的指标。例如,DAAs可以反映醋和酒的制备年份、贮藏状况和成熟的程度,以及微生物污染状况。在人体中,DAAs作为N-甲基-D-天冬氨酸受体重要的共激动剂,参与人类认知、学习和记忆过程,是中枢神经认知性疾病,如精神分裂和阿尔茨海默症的重要生物指标和潜在的治疗靶标之一。因此,深入对DAAs检测手段的探索,可以为实现更精准、灵敏、快捷地分析微量DAAs提供技术支持,有助于进一步揭示其在人体内的亚细胞定位和疾病相关性,也为手性氨基酸的对映体选择性检测分析提供新思路和新策略。目前常用的DAAs分析手段主要是基于高效液相色谱、气相色谱、毛细管电泳等依赖大型仪器的方式,虽然这些方法灵敏度高,但存在样品制备繁琐、运行费时、需要专业操作人员以及无法实现针对活细胞（intracellular）和活体（in vivo）的监测等缺点。酶法,是一类利用了D-氨基酸氧化酶（D-amino acid oxidase,DAAO）的高对映体选择性的分析手段,通过监测DAAO对映体选择性催化氧化DAAs的产物实现DAAs的选择性定性及定量分析。然而,所有基于DAAO的DAAs分析方法,都无法实现针对活细胞或活体的原位（in situ）动态成像监测。这主要是由于酶法采用了大分子DAAO,它不具有穿透细胞膜的能力,并且DAAO自身无法产生荧光等高灵敏的检测信号。由此,我们另辟蹊径通过超分子纳米自组装的策略,设计并构建了一种新型的荧光纳米探针,以实现DAAs的活细胞成像分析。具体而言,我们以生物友好、光学透明的中空介孔二氧化硅纳米颗粒（Hollow mesoporous silica nanoparticle,HMSN）作为DAAs纳米探针的骨架,其内部空腔装载对过氧化氢选择性响应的比率荧光小分子探针PN1,HMSN表面则通过静电吸附等超分子组装过程修饰DAAO。整体的纳米探针尺寸在几十到上百纳米左右,具有良好的被细胞摄取的能力。在DAAs存在时,纳米探针表面的DAAO会选择性氧化DAAs并以等化学计量比产生等物质的量的过氧化氢,过氧化氢小分子将进一步作用于探针内腔的PN1荧光探针分子并产生比率荧光信号。本论文主要工作及实验内容分为以下几个部分:（1）首先,以改进的St（?）ber法经三个步骤制备了HMSN,随后将对过氧化氢选择性响应的比率荧光小分子探针PN1装载于HMSN内部空腔内,最后通过与修饰在HMSN上的氨基功能团之间的静电吸附等超分子组装修饰作用,将猪肾来源的DAAO（pk DAAO）包覆于HMSN表面,构建了DAAs的特异性荧光纳米探针DAO@HMSN-PN1。随后,通过各种仪器手段对构建的纳米探针材料进行性质表征。实验结果表明,我们构建的纳米探针是大小均匀的中空球状颗粒,平均水合直径在130 nm左右,具有约3.377 nm大小的均匀介孔结构。热重分析实验结果表明,DAO@HMSN-PN1内部空腔中PN1小分子的装载量及纳米颗粒表面DAAO的包覆量分别为11.91 wt%和3.51 wt%。（2）在溶液中考察了DAO@HMSN-PN1纳米探针对DAAs的特异性检测活性。以紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱两种方式,分析了在D-丙氨酸（D-Ala）加入前后纳米探针的光谱变化情况,结果表明,纳米探针对DAAs具有灵敏的识别能力。在纳米探针与13种不同的DAAs响应的实验中,探针对不同类别DAAs表现出差异性的亲和力,除了对D-天冬氨酸（D-Asp）和D-谷氨酸（D-Glu）两种酸性AAs以及D-色氨酸（D-Trp）不具有活性以外,对其余不同的DAAs都有不同程度的检测亲和力。在LAAs信号干扰存在下,纳米探针表现出对DAAs的特异性检测分析能力。最后,DAO@HMSN-PN1纳米探针对溶液中不同浓度的DAAs进行响应,表现出优秀的定量分析能力,检出限可低至几个微摩尔。（3）选用了人类正常肝细胞L02、肝癌细胞Hep G2、人类宫颈癌细胞He La为实验细胞系,考察了纳米探针对的细胞内DAAs的成像分析能力。首先,考察了探针对细胞活力的影响,结果表明纳米探针对细胞具有较低毒性。接着,将纳米探针用罗丹明B（Rh B）进行共价标记得到DAO@HMSN-Rh B,用于考察纳米探针材料在细胞内的摄取及定位,激光扫描共聚焦显微镜荧光成像结果表明,纳米探针进入细胞后能均匀分布于细胞质中,为细胞内的成像分析应用提供了基础。最后,采用加样法将含有纳米探针的细胞与不同浓度的D-Ala共孵育,荧光显微镜成像图表明,本研究构建的纳米探针具有对细胞内DAAs的特异性成像分析能力。本论文首次将介孔二氧化硅纳米颗粒与DAAs检测分析结合,构建了基于DAAO酶法的D-氨基酸荧光纳米探针DAO@HMSN-PN1,并成功应用于细胞内DAAs的特异性成像分析,填补了DAAs检测分析在这一方面的空缺。该策略首次实现了在远远过量的LAAs干扰下对活细胞内DAAs的高手性选择性荧光成像分析,可为相关前沿的DAAs生物学功能研究提供有效的新手段。