碳点是一种性能优良的荧光碳纳米材料,具有独特的光学性能和优异的理化性质。碳点具有良好的生物相容性、抗光漂白性、稳定性、水溶性及易于表面功能化等优点,在生物、化学、物理、医学、环境等各个领域都展现出良好的应用价值和广阔的应用前景。近年来,碳点的研究受到了广泛关注,研究者围绕其制备方法的改良、发光机理的探讨、发光性能的调控及实际应用的拓展等方面开展了诸多工作。为了促进该领域的研究进展,本论文着眼于功能化荧光碳点的构建及其生物应用拓展,主要开展了以下三个方面的工作:1基于碳点/二氧化锰片层纳米复合体系快速灵敏检测尿酸本工作以柠檬酸和乙二胺为碳源及氮源制备荧光碳点,利用原位合成法制备了碳点-二氧化锰纳米复合材料,基于此复合材料发展了简单快速的尿酸（UA）检测方法。碳点和二氧化锰片层之间发生荧光共振能量转移（FRET）,从而使碳点的荧光猝灭;而UA能够将二氧化锰片层消解为Mn²⁺,进而释放碳点,使体系的荧光信号得以恢复。基于此,我们建立了一种“turn-on”型的特异性检测UA的荧光传感方法。在优化的实验条件下,该方法对UA的检测线性范围是0.1-200μM,检出限低至45 nM。该方法无需用到尿酸氧化酶,简单快速,易于操作,并且成功地应用于人尿样中的UA含量分析,展现了其在临床诊断及相关化学生物学研究中的应用潜力。2双发射荧光碳点的制备及其在细胞内pH传感中的应用研究本工作以富含电负性原子N和O的叶酸及邻苯二胺作为碳源和氮源,利用水热法合成了蓝光（472 nm）和橙光（560 nm）双发射的pH响应型荧光碳点。通过在不同位置组装多个电负性原子来设计合成具有多个H⁺结合位点的pH响应碳点,以拓宽其pH响应范围。该碳点表现出良好的水溶性、光稳定性及低毒性。由于其表面氨基和羧基的质子化及去质子化作用,碳点表现出明显的pH敏感特性。在缓冲溶液中,蓝光区域能够实现3.5-10.0宽范围内的pH传感,橙光区域可实现4.5-6.5窄范围内的较高灵敏pH传感,碳点的两个pK_a值分别为7.35和5.37。此外,碳点作为荧光探针在HeLa细胞内进行了pH传感,证实了其检测细胞内pH的可行性。3以利福平为前体的长波发射荧光碳点制备及其性能研究本工作首次使用抗菌药利福平作为碳源,采用微波法制备了长波发射的荧光碳点,并对其成像和抑菌性能进行了初步探究。该碳点的荧光发射峰位置在556 nm处,在水中的量子产率高达34%,并表现出良好的水溶性、稳定性和低细胞毒性。碳点的表面状态和大的共轭结构对其强橙色发光起协同作用。该碳点成功地进入HeLa细胞的细胞质中,并且碳点的长波激发和发射可以减少组织背景荧光和组织损伤,因此,有望将其进一步应用于细胞和组织成像研究中。此外,我们设计以抗菌药为原料合成碳点,所制备碳点保留有利福平的一些残基,从而赋予了其抑菌性能,该性能通过大肠杆菌的抑菌实验得到了初步证实。