生物探针是一类可特异性地检测生物分子、微生物等的功能分子或复合物。一般来说,生物探针由两种功能单元构成：靶向单元(targeting unit)和信号单元(signalunit)。靶向单元的作用是识别特定生物分子；信号单元则将靶向单元与特定生物物质发生的识别反应转换为可以被人的感官感知或者可以被仪器检测的信号。半导体荧光量子点(quantum dots, QDs)具有一元激发多元发射、发射波长随其粒径和组成可调、荧光量子产率高、耐光漂白等特点,可以作为新型的信号单元用于生物探针的构建,在生物分子检测、成像和动态示踪等领域展现出非常广阔的应用前景。但是,高质量的量子点通常在油相合成,其表面疏水,难以直接对靶向性分子进行标记,因此往往需要对其表面进行修饰。但目前的水溶性化修饰常会影响量子点的荧光性能。所以,如何在保持量子点荧光性能的前提下,实现量子点对生物靶向分子的标记,是构建基于量子点标记的生物探针的关键。本论文从量子点的表面修饰着手,建立了一种量子点与生物分子偶联的平台,并分别设计了针对长链核酸和包膜病毒的新型标记策略。希望通过本论文的研究,可以为基于量子点标记的生物探针构建奠定一定的基础。论文的具体研究内容和主要结论如下：1.聚丙烯酸类两亲性聚合物的合成及其对量子点的修饰以聚丙烯酸类两亲性聚合物为研究对象,系统研究了分子量、接枝率和烷基链长对疏水包覆法修饰量子点的影响,结果表明两亲性聚合物材料的接枝率在该修饰中起到关键作用。此外,基于聚丙烯酸分子中羧基可以引入不同官能团的特点,利用疏水包覆法混合修饰,可在量子点表面衍生多种功能基团及功能分子(氨基、巯基、羟基、叠氮基、NTA等),便于量子点对生物靶向分子的标记。2.油相量子点表面配体的脱落与修复针对量子点有机壳层同无机核之间的这一关键界面,研究了表面配体脱落对量子点稳定性及其水溶性化修饰的影响,提供了一种用辛胺修复量子点表面配体层的方法。修复后的量子点单分散性好、性质稳定,荧光性能接近甚至优于同批次未沉淀量子点的性质,并且易于进行水溶性化修饰,说明表面配体层在疏水包覆法水溶性化修饰量子点中起到了重要作用。3.聚合酶链式反应制备单颗量子点标记的单个长链DNA分子探针采用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)技术延伸偶联在量子点表面的引物,并通过电泳切胶回收制备出量子点标记的单个长链DNA分子的新型杂交探针。该方法巧妙地解决了量子点对长链核酸一对一标记的难题,并且更长的靶向序列可以赋予探针更强的特异性。利用该探针实现了对植物染色体上一个单拷贝基因(玉米脂肪醛脱氢酶基因,fatty aldehyde dehydrogenase1gene)的定位。4.包膜病毒的表面修饰及其量子点标记针对包膜病毒使用宿主细胞的膜系统装配自身包膜的特性,采用生物素化磷脂修饰的宿主细胞培养伪狂犬病毒、杆状病毒和痘病毒,在获得这些病毒子代的同时实现了对其生物素化。该方法将病毒的生物素化过程同病毒体外培养过程整合到一起。实验操作简便、耗时短、对病毒活性损伤小、通用性强,因此对需要保持病毒活性的标记实验及相关研究有重要意义。