稀土配位聚合物（Ln-CPs）因其优异的光学性能,如高荧光量子产率、长荧光寿命、大stoke位移、线状发射光谱以及组成成分和纳米尺寸可调等结构特点,而受到越来越多的关注。近年来,基于Ln-CPs的荧光探针被广泛应用于小分子、阳离子、阴离子、温湿度和p H等传感。从现有文献报道来看,构成Ln-CPs的桥联配体绝大部分都是合成有机分子。然而,这些有机配体往往制备方法复杂,水溶性和生物兼容性差,甚至一些有机配体还具有生物毒性。因此,采用具有生物兼容性的配体与稀土金属离子(Ln³⁺)配位制备Ln-CPs,将有利于进一步拓展其在生物研究领域的应用。核苷酸分子是生物体内重要的生物物质,它具有生物分子配体的诸多优点,如生物兼容性好;原料易得、成本低廉、制备过程简单;结构多样化以及丰富的金属离子配位位点等。特别是核苷酸分子中的磷酸基团对Ln³⁺具有很强的亲和性,易与Ln³⁺进行自组装。因此,本论文致力于以生物分子—核苷酸为配体,制备了一系列Ln-CPs纳米材料,并且基于其优异的化学物理性能,设计了一系列免标记、操作简单且高灵敏性的荧光探针,用于生物小分子及蛋白质的检测,极大地拓展了Ln-CPs在生物研究领域的应用范围。本论文主要的研究内容和创新点如下:1、合成了一种稀土铈配位聚合物人工纳米模拟酶。利用三磷酸腺苷（ATP）作为有机桥联配体,在Tris-HCl缓冲液中与Ce³⁺进行自组装,制备出一种新型生物兼容性稀土铈配位聚合物荧光探针（ATP-Ce-Tris CPNs）,发射波长370nm。这种自组装制备方法具有绿色、简单、快速等优点,所制得的ATP-Ce-Tris CPNs具有良好的水溶性和稳定性。基于ATP-Ce-Tris CPNs具有过氧化物模拟酶的特殊性质,我们进而发展了一种新型的免标记检测H₂O₂和葡萄糖荧光方法。该方法将Ce³⁺荧光性能与抗氧化性能相结合,避免了传统的纳米氧化铈基H₂O₂传感中使用氧化还原性有机染料,如TMB、ABTS,极大地提高了其灵敏性和简便性。此外,结合葡萄糖氧化酶催化氧化葡萄糖生成H₂O₂的反应,该方法还可用于血清中葡萄糖的检测,进一步表明了ATP-Ce-Tris CPNs荧光探针具有潜在的实用性。2、合成了一种铈、铽（Ce/Tb）共掺双稀土配位纳米聚合物ATP-Ce/Tb-Tris CPNs,最强发射波长550nm。由于Ce³⁺→Tb³⁺之间有效的能量转移,这种聚合物在紫外光激发下呈现出铽离子的特征发射,与ATP-Ce-Tris CPNs纳米材料相比,ATP-Ce/Tb-Tris CPNs将荧光发射峰从紫外区调节至可见光区。除具有优异的光学性能外,更重要的是ATP-Ce-Tris CPNs纳米材料表面还保留了ATP配体的金属结合位点,通过结合位点,Cu²⁺可以有效地结合到纳米粒子表面。基于生物硫醇的巯基与Cu²⁺之间的强作用力,我们设计了一种基于稀土配位聚合物的‘turn off’型荧光探针,用于生物硫醇的高灵敏选择检测。由于ATP-Ce/Tb-Tris CPNs的Ce³⁺易被H₂O₂氧化为Ce⁴⁺,从而导致Ce³⁺→Tb³⁺之间的能量传递被中断,进而使ATP-Ce/Tb-Tris CPNs的荧光发生猝灭,实验结果表明该纳米材料表现出优良的H₂O₂传感功能,与葡萄糖氧化酶催化氧化葡萄糖生成H₂O₂反应相结合,有望发展成为一种实用强的葡萄糖传感检测方法。3、以富G碱基凝血酶适配体（TBA）为有机配体,与稀土离子Tb³⁺配位,制备了一种绿色荧光Tb-CPNs纳米材料。当凝血酶存在时,Tb-CPNs的荧光被迅速猝灭,基于这一现象,可实现凝血酶的定量检测。由于TBA可特异性与凝血酶结合,形成G4结构,导致凝血酶、Tb³⁺与TBA适配体竞争性结合,这种竞争的结果可能会导致材料荧光淬灭。为了探讨Tb-CPNs对凝血酶的响应机理,我们考察了Tb³⁺、TBA和凝血酶不同加样顺序以及不同序列DNA（含ATP适配体和溶菌酶适配体）对凝血酶检测的影响,实验结果表明Tb-CPNs的荧光猝灭,并不是由TBA适配体与凝血酶之间的特异性结合引起,而是凝血酶与材料中Tb³⁺发生了竞争性的结合,导致稀土配位聚合物的结构解体,材料荧光猝灭。为了进一步证明凝血酶传感机理,以不同核苷酸制备G-Tb CPNs（G=GMP,GDP,GTP）、Nu-Ce/Tb CPNs（Nu=ATP,GTP,CTP,TTP,UTP）、ATP-Ce-Tris CPNs系列核苷酸/稀土聚合物以及PO₄-Ce/Tb,P₂O₇-Ce/Tb稀土磷酸盐,并将这些材料分别进行凝血酶响应检测。实验结果表明,PO₄-Ce/Tb和P₂O₇-Ce/Tb这两种稀土磷酸盐对凝血酶的响应可忽略不计之外,其它核苷酸/稀土聚合物对凝血酶都具有明显的响应。动态光散射、SEM和TEM等表征结果表明凝血酶与材料中稀土离子的结合导致这类核苷酸/稀土配位聚合物网状结构解体,材料荧光被猝灭。这与传统的基于适配体与凝血酶分子间的特异性结合检测凝血酶的机理完全不同,为凝血酶检测提供了一种全新的策略。