半导体荧光量子点相比于传统有机染料具有许多独特的光学特性,如尺寸可调的荧光发射波长、激发谱宽而连续、荧光发射谱窄而对称、荧光量子产率高、荧光寿命长、光稳定性好等,这些性质使得量子点作为一种新型的荧光探针和标记物,在化学分析及生物医学成像领域的应用日益广泛。Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点是其中最具代表性的重要材料,有关其研究主要集中在水相制备具有高荧光效率的、光稳定性好、高生物相容性的量子点,同时通过对量子点进行适当的表面修饰,可以有效改善其表面性质并能保护量子点使其具有更好的光稳定性,同时抑制有毒Cd2+离子的泄露,降低其毒性。由于生物组织对近红外发光的量子点(650-900nm)光吸收和散射效应均最小,因此近红外发光可在生物组织中达到较大的穿透深度,并且可有效避免生物体自发荧光对外源荧光信号的干扰,提高细胞成像的质量。因此,合成高质量的近红外发光量子点具有重要的意义。本论文的研究工作主要是以水相法合成多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)修饰的CdTe量子点和近红外发射的CdSeTe三元合金量子点,研究了POSS-CdTe量子点作为荧光探针对金属Cu2+离子的分析检测,同时我们还系统研究了POSS修饰的CdTe和CdSeTe量子点的细胞毒性,并将其作为荧光探针初步应用于细胞标记。论文开展了以下工作：1.采用水相合成方法,以8-巯丙基POSS (Octa-mercaptopropyl POSS, OM-POSS)和N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)作修饰剂合成了高质量的CdTe量子点,得到的量子点粒径分布均匀,分散性好,荧光量子产率最高可达95%。研究了前驱体溶液的pH值、NAC/Cd比例和Cd/Te比例对量子点的生长和光学性质的影响：经OM-POSS修饰后,量子点的生长速度变慢,这与多巯基的OM-POSS与Cd2+离子形成了更稳定的络合物有关。此外,我们制备的POSS-CdTe量子点还具有非常高的稳定性。2.基于POSS-CdTe量子点的荧光淬灭效应,发展了一种探测金属Cu2+离子的新方法,并讨论了pH值、量子点浓度等条件对体系荧光强度和探测灵敏度的影响。结果表明,POSS-CdTe量子点作为荧光探针对Cu2+离子的检测具有低的检出限和高的灵敏度,并且有很好的选择性。在1×10-8mol L-1-1×10-6mol L-1浓度范围内POSS-CdTe量子点的荧光淬灭程度与Cu2+离子浓度存在很好的线性关系,回归方程为F0/F=0.68724+5.52783[Cu2+],探测限LOD为2.3×10-9mol L-1。我们还比较了CdTe量子点和POSS-CdTe量子点的探测灵敏度,通过变温实验确定了量子点静态淬灭的探测机理,并将POSS-CdTe量子点用于实际样品的检测分析。3.系统研究了POSS-CdTe量子点对SiHa细胞和MC3T3-E1细胞的毒性效应和标记应用。结果表明,经OM-POSS修饰后,量子点的细胞毒性可有效降低,而目.由共聚焦荧光图像可以发现,POSS-CdTe量子点更容易通过脂质细胞膜而进入细胞,这与POSS-CdTe量子点具有的两亲性质有关。我们进一步讨论了量子点尺寸对SiHa细胞活性的影响,结果表明,随着量子点尺寸增加,其表现出的细胞毒性呈减小趋势。4.利用水相法合成了8-氨丙基POSS (Octa-aminopropyl POSS, OA-POSS)修饰的近红外发光CdSeTe三元合金量子点,研究了量子点的能级结构和组分之间的光学弯曲效应,以及pH值、Cd/Te比例等条件对量子点生长的影响,并对其微观结构和光学性质进行了分析表征。合成的量子点粒径均匀,分散性好,发射峰位在681nm的POSS-CdSeTe量子点的绝对荧光量子产率为26.4%。利用SiHa细胞研究了POSS-CdSeTe量子点对细胞的毒性效应和标记作用,结果表明,经OA-POSS修饰后,CdSeTe量子点的细胞毒性大幅度降低；激光共聚焦图片表明POSS-CdSeTe量子点成功进入SiHa细胞实现了细胞标记。