量子点作为一种新型的无机纳米材料,由于具有非常独特的光电性质,如发射波长可调、吸收光谱范围宽、荧光发射峰窄而对称、摩尔消光系数大、荧光量子产率高、抗光漂白能力强、光化学稳定性好等,逐渐成为纳米材料学和纳米生物医学等领域的研究热点。在生物医学研究中,量子点作为生物探针在生化分析中的应用尤其引人注意。高质量油溶性量子点的水溶性化是这种荧光探针能够广泛应用的前提和关键。而在用于活体生化分析之前,水溶性量子点的生物效应也是值得考虑的。基于目前量子点在这些方面的研究现状和趋势,为了进一步推动量子点研究的发展及其应用,本论文主要在以下几个方面开展了研究工作：(1)由于蛋白质是具有两亲性的生物大分子,因而在制备蛋白质修饰的量子点探针的过程中,蛋白质与量子点之间不可避免地会发生非特异性相互作用。为了更好地控制蛋白质修饰量子点探针的制备,作者研究了水溶性巯基乙酸修饰的CdSe/ZnS量子点与六种常见的、具有代表性的蛋白质之间的非特异性相互作用,发现这些蛋白质对量子点的荧光都会产生影响。其中非金属蛋白,如牛血清白蛋白、卵清蛋白、硫酸鱼精蛋白和免疫球蛋白与量子点作用时,由于蛋白质的疏水区域对量子点起稳定作用,均能增强巯基乙酸修饰的水溶性CdSe/ZnS量子点的荧光。而对于金属蛋白,如细胞色素C,由于其具有较高的等电点,使量子点能与其通过静电作用接近,其中心金属离子对量子点荧光具有猝灭效应。但同样是金属蛋白的血红蛋白,由于其等电点接近7且体积较大,在与量子点的作用中疏水相互作用占主导地位,使量子点的荧光增强。(2)在研究蛋白质与量子点非特异相互作用的基础上,作者使用等电点较高的常见蛋白溶菌酶修饰量子点,得到了带正电荷的量子点,研究了这种量子点的荧光和紫外-可见吸收光谱性质以及光稳定性。采用透射电镜对这种量子点修饰前后的粒径和分布进行了表征。通过带正电荷的量子点与DNA之间的静电相互作用,可简单方便的制备量子点的DNA探针。利用这种带正电荷的量子点与标记在DNA上的染料之间的荧光共振能量转移(FRET),实现了乙肝病毒序列的检测,线性范围为3.0-65 nmol/L,检出限为0.4 nM。(3)利用上述带正电荷的溶菌酶修饰的量子点与染料标记的ssDNA (dye-ssDNA)之间的静电相互作用及量子点与染料间的FRET,建立了微球菌核酸酶的定量检测方法。通过静电相互作用,dye-ssDNA吸附到QDs表面,导致量子点与染料之间发生FRET。微球菌核酸酶存在时,dye-ssDNA被酶切为小的片断,变短的ssDNA与QDs之间相互作用减弱,FRET效率下降。在供体和受体用量固定的情况下,QDs与染料ROX的荧光强度的比值(Fd/Fa)与微球菌核酸酶的浓度成正比的。线性范围为8×10-3-9×10-2unit·mL-1,检出限为1.6×10-3unit·mL-1.这种新的检测体系简单方便,有望应用到更多DNA相关物质的生物分析中。(4)巯基乙酸修饰量子点(MAA-QDs)是最常用的水溶性化方法,但在多数情况下,MAA-QDs都表现出生物毒性。作者以一种生物相容性更好的天然生物分子—核苷酸为修饰剂,通过非常简单的机械研磨操作,成功地实现了量子点的水溶性化。通过比较四种常见核苷酸修饰后的量子点的荧光性质,发现腺苷—磷酸(AMP)修饰的量子点具有较好的荧光性质。采用红外和核磁谱等表征手段,探讨了核苷酸与量子点作用的可能机理,并利用透射电镜考察了AMP-QDs的粒径和分布。通过生物微量热的方法,研究了AMP-QDs对嗜热四膜虫的生物效应,并与MAA-QDs进行了比较。发现MAA-QDs严重抑制四膜虫生长,而AmP-QDs能促进嗜热四膜虫的生长,并通过生长曲线及荧光成像等技术,进一步研究了AMP-QDs的生物相容性,证明了生物量热结果的可靠性。