荧光分析方法由于灵敏度高、选择性好、需样量少、方便快速等特点,在生化传感及分析检测中应用十分广泛,如环境监测,食品安全检查以及人体疾病相关的生理指标的诊断分析等等。传统的荧光分析主要基于有机小分子荧光染料,其具有荧光量子产率较高、分子量小、易于人工合成及改造和修饰等优势,但同时也存在荧光稳定性差（易产生光漂白和光解作用）、斯托克斯位移小以及荧光寿命短等缺陷,限制了其在复杂检测体系以及细胞、活体上长时间的示踪成像等领域中的应用。近年来,随着纳米科技的发展及其与化学、生物学等领域的不断交叉融合,一系列具有特殊物理化学性质的新型荧光纳米材料不断涌现,如各种包裹染料的纳米颗粒、半导体量子点、上转换荧光纳米材料、荧光金属纳米簇、荧光碳纳米材料等。荧光纳米材料不仅克服了传统有机染料的缺陷,同时具有比表面积大、易于修饰、尺寸大小可控、荧光可调等优异的理化性质。各类不同性质的荧光纳米材料的出现促进了荧光传感分析的迅猛发展。而实际样品及生物复杂样品检测需求的不断增加,则要求荧光纳米材料在具备优异的荧光性能的同时,还需表现出生物相容性好、水溶性佳等特点。荧光金属纳米簇（纳米颗粒）和荧光碳纳米材料不仅满足于荧光纳米材料发展趋势的需求,且具有易制备、成本低等优势而受到广泛的关注和应用。本论文选取了荧光铜纳米颗粒和石墨烯材料（石墨烯量子点和氧化石墨烯）两种新型的荧光纳米材料,针对铜纳米颗粒所存在的荧光稳定性问题以及利用石墨烯材料的优越理化性质开展了其相关荧光性质的改善研究并将其应用于疾病相关标志物微小RNA、生物小分子物质、蛋白酶以及环境污染物重金属离子等荧光传感检测研究。一、滚环放大技术介导的多联体荧光铜纳米颗粒合成及其mi RNA检测应用研究双链DNA模板介导合成的荧光铜纳米颗粒（ds DNA-Cu NPs）是一类新型的荧光纳米材料,然而其存在荧光稳定性差,荧光量子产率低的缺陷,严重限制了荧光铜纳米颗粒在分析检测中的应用,因此,改善ds DNA-Cu NPs的荧光性质具有重要的应用价值。在本工作中,我们采用滚环放大技术（RCA）结合ds DNA-Cu NPs发展了一种多联体荧光铜纳米颗粒的合成方法:利用RCA扩增出一条含成百上千个重复序列（由一段合成ds DNA-Cu NPs的模板序列和一段无关序列组成）的DNA产物,通过加入另一条模板DNA杂交形成ds DNA序列,并以此为模板合成多联体荧光铜纳米颗粒。相比于普通的单体荧光铜纳米颗粒,多联体荧光铜纳米颗粒在DNA检测上灵敏度提高了10000倍,而且其荧光在2.5小时后还保留有60%,荧光稳定性提高了约2倍。基于此,我们以let-7d为模式靶标,将本方法进一步运用于微小rna的检测,结果表明该方法也是一种简便、低成本且选择性好、灵敏（检测限为10pm）的mirna检测方法。因此,这种结合rca的多联体荧光铜纳米颗粒的合成策略,不仅改善了荧光铜纳米颗粒的荧光性质,同时可作为一种通用型核酸检测平台,有望拓展荧光铜纳米颗粒的应用范围。二、末端转移酶聚合“超长”poly-t介导的荧光铜纳米颗粒合成及其mirna循环放大检测应用研究polyt单链dna介导合成的荧光铜纳米颗粒（polyt-cunps）相对于dsdna-cunps在探针设计上更具优势,但仍然存在着荧光铜纳米颗粒的缺陷（荧光稳定性差;荧光强度与polyt的长度和浓度有直接的关系）,上一工作中所发展的多联体荧光铜纳米的策略在polyt-cunps应用上受到polyt聚合效率的限制（对于单碱基纯序列的聚合效率低,且合成效率随片段的延长逐渐降低）,因此无法直接运用于polyt-cunps。为了解决polyt-cunps所存在的缺陷,我们利用tdt酶发展了一种“超长”polyt模板合成polyt-cunps的方法:通过控制底物反应池为dttp及其浓度,在tdt酶聚合作用下,dna的3’羟基端延伸出一条“超长”polyt尾巴,并以此为模板合成polyt-cunps。该方法可直接用于任意序列及长度dna的检测,是一种简单、方便且高灵敏的检测方法（检测限为100pm）。同时该方法在polyt-cunps的荧光稳定性上有一定的改善。然而受tdt酶对引物类型的偏好性限制,无法直接应用于rna的检测。为了将该方法拓展到rna检测,我们结合dsn酶和tdt酶发展了一种高灵敏、高选择性的mirna循环放大检测:利用dsn酶降解rna/dna-3’po4杂交链中的dna,使得目标mirna循环利用,并释放出大量短片段dna-3’oh,dna-3’oh片段在tdt酶的作用下聚合延伸出polyt尾巴用于合成荧光铜纳米颗粒,达到mirna的循环放大检测。与上一工作中的核酸检测平台相比,本方法省去探针设计和环化核酸模板等过程,是一种更具优势的通用型核酸检测平台。三、基于双激发石墨烯量子点的“通道切换模式”同步检测铁离子和汞离子研究随着环境的恶化,水体污染愈发严重,环境水样中往往同时存在多种重金属离子等污染物,传统的单目标传感器便会受到严重干扰而无法准确获取结果,因而研发多目标传感检测方法是未来发展趋势之一。石墨烯量子点（gqd）作为一种新型的荧光纳米材料,由于其优异的荧光性质和生物低毒性等优点受到广泛关注,然而其分析检测应用目前还处于初级阶段。在本工作中,我们基于石墨烯量子点的双激发/单发射的荧光性质发展了一种“通道切换模式”的hg²⁺/fe³⁺双重金属离子的同步检测研究:通过柠檬酸高温热解制得的gqd具有不同波长激发、相同波长发射的性质,实验发现GQD在310 nm激发的荧光（通道-310）可被Fe³⁺特异性猝灭,而420 nm激发的荧光（通道-420）可被Hg²⁺特异性猝灭,且二者在一定浓度范围内互不干扰,实现了在同一个混合样品中只需切换激发波长（通道-310和通道-420切换）即可对两种重金属离子进行同步检测,且无需添加金属离子掩蔽剂,提高了检测准确性,降低了检测成本,为多目标传感检测提供一种参考。四、Cu²⁺-抗坏血酸反应介导的石墨烯量子点荧光猝灭效应及其多目标生化传感应用研究在上一工作中,虽实现了Hg²⁺/Fe³⁺混合双重金属离子的同步传感检测,然而,由于其检测灵敏度差使得该方法在应用中受到局限。在本工作中,我们通过借助铜离子与抗坏血酸（盐）反应产生强氧化性物质（羟基自由基）,破坏石墨烯量子点结构达到高效猝灭石墨烯量子点荧光的目的,基于此即可实现Cu²⁺的高灵敏检测,也可用于相关生物还原性物质（抗坏血酸、多巴胺、尿酸）的检测,并以抗坏血酸为模型,开展了其检测灵敏度的考察,同时将该传感方法运用于实际水样、水果果汁以及药片中抗坏血酸含量的检测,是一种整合了多目标检测的荧光传感检测方法。五、基于氧化石墨烯荧光猝灭效应的DNA聚合酶活性分析研究DNA聚合酶的检测是相关分子生物学研究以及药物筛选的基础,其传统的检测方法通常较复杂或带放射性标记等缺陷而无法推广。本部分工作基于氧化石墨烯对单/双链DNA吸附力的差异性及高效荧光猝灭作用的性质发展了一种简单、低成本的DNA聚合酶检测方法:在DNA聚合酶作用下,实现荧光标记探针由单链到双链的转换,利用氧化石墨烯作为荧光信号开关,监测该过程荧光的变化,达到DNA聚合酶活性的定量分析。通过以Klenow fragment exo-为模式靶标,聚合酶浓度在0.05-2.5 U/m L范围内具有较好的线性关系（R2=0.9928）,检测灵敏度为0.05 U/m L。在此基础上进一步研究了几种常见抗肿瘤药物对聚合反应的抑制效果,为以抑制聚合酶活性的药物筛选提供一种参考。