由于半导体纳米粒子（也称半导体量子点，Quantum dot，简称 QD）具有独特的光学和电学性质，其在生物学和医学等研究中的潜在的应用价值已引起了广大科学工作者的极大关注。作为荧光探针，QD 的光学特性比荧光分析法中常用的有机染料有明显的优越性。目前生物标记的研究中使用的QD 多采用金属有机化学法制得。此方法制备条件比较苛刻、反应步骤比较复杂、成本高、毒性较大，并且合成的 QD 并不十分适于生物应用，必须预先对其表面进行修饰，其步骤比较繁琐。最重要的是处理后得到的 QD 水溶液的稳定性大大降低。与金属有机化学法相比，水相合成法操作简单、毒性小、成本低，由于纳米粒子是直接在水相中合成的，这不仅解决了纳米粒子的水溶性问题，而且大大提高了 QD 的稳定性。本论文所完成的研究即为将水相合成的 QD 作为荧光探针用于生物标记的研究。 在本论文第一章，介绍了半导体纳米粒子的独特的光学性质，总结了制备 QD 的各种方法，列举了 QD 尺寸的评估方法，重点介绍了 QD 在生物医学研究中的新进展及其应用前景。 171<WP=173>在本论文第二章，以 2-巯基乙醇为稳定剂，通过 CdS 对 CdSe 纳米微粒的表面修饰，在水溶液中制备了核壳结构的 CdSe/CdS 纳米粒子，减少了 CdSe纳米粒子的表面缺陷，增强了光稳定性。并利用 X 射线衍射、透射电子显微镜及 X 射线光电子能谱等手段对所合成的纳米粒子的平均尺寸、尺寸分布、形状、晶体结构及表面组分分布情况进行了表征。但由于其荧光量子产率较低，不易重复，所以不能满足作为生物荧光标记物的要求。因此采用巯基丙酸为稳定剂，在水溶液中合成了尺寸为 3 nm 且具有较高量子产率（20% ~30%）的 CdTe 半导体纳米粒子。借助于其外端的羧基与生物分子相结合，为下一步标记生物分子奠定了基础。 在本论文第三章，利用 CdTe 纳米粒子表面外端的羧基与生物分子（胰蛋白酶、牛血清白蛋白）的氨基偶联形成酰胺键，使 CdTe 纳米粒子与生物分子以共价键方式结合。QD 与生物分子共价结合后，发射光谱发生蓝移，但发射谱的半峰宽不变；其在 400 ~ 600 nm 范围内的吸收曲线变得较为平坦。实验证明了CdTe-胰蛋白酶溶液吸收和发射光谱的变化是由CdTe纳米粒子与胰蛋白酶之间的结合反应引起的，而不是由空气中的 O2气氧化所引起的，并且加热能促进 CdTe 纳米粒子与胰蛋白酶之间的结合反应。但此结合反应所需的时间较长（26 h）。为了缩短反应时间，选用了另一种常见的蛋白质－牛血清白蛋白进行标记研究，其与 QD 的结合反应在 1.5 h 内即可完成，并通过电泳、高效液相色谱、荧光显微图像加以证实。 在本论文第四章，通过静电相互作用机理，在选定的 pH 值条件下，使巯基丙酸修饰的 CdTe 纳米粒子与带正电荷的生物分子（木瓜蛋白酶、亲和素）相结合。QD 与生物分子结合后，荧光发射峰红移，而发射谱的半峰宽不变，并且荧光发射峰的红移与 QD 的尺寸密切相关：QD 的体积越大，红移越明显。有重要应用价值的是 QD 与木瓜蛋白酶结合后，QD 对木瓜蛋白酶生物活性的影响较小。利用亲和素与生物素之间高度的亲和力和特异性， 172<WP=174>将亲和素标记上 QD，可以使这种荧光的无机纳米粒子通过亲和素与其他生物素修饰的抗体、蛋白或核酸等结合。QD 与生物分子通过静电相互作用相结合的方法简便易行，快捷实用，具有良好的应用前景。在本论文第五章，以 QD 代替荧光共振能量转移（FRET）研究中常用的有机染料分子作为给体分子，将水相合成的带负电荷的 CdTe 纳米粒子与带正电荷的硫代罗丹明-亲和素通过静电相互作用发生 FRET，即 CdTe 纳米粒子的荧光强度降低，同时染料硫代罗丹明的荧光强度增强。并研究了 pH 值、离子强度等因素对 FRET 的影响。证明随体系 pH 值和离子强度的增大，二者之间 FRET 的效率降低。