近年来,通过双光子或多光子机制将近红外激发光（通常为980 nm）转换为紫外、可见光的镧系元素掺杂的上转换纳米颗粒（UCNPs）引起了广泛的关注。与量子点（QDs）和荧光染料相比,UCNPs具有毒性小、发射峰可调、对组织穿透深度大、化学和物理性质稳定以及激发光散射少等优点。此外,在生物分析中,近红外激发光不会激发生物体的荧光,可以有效消除背景的自发荧光干扰,获得大的信噪比从而改善检测灵敏度。因此,UCNPs在生物传感方面具有很高的应用价值。通常,大多数分析应用均基于荧光共振能量转移（FRET）原理猝灭UCNPs的荧光。然而,传统的吸收剂很难猝灭UCNPs的荧光,难以获得满意的FRET效率和检测灵敏度。因此,进一步提高FRET效率或寻找新策略用于构建高灵敏、高选择性的纳米传感器具有重要意义。基于此,本文采用水热法合成了性能优异的UCNPs,并结合不同的信号放大策略构建了几种快速、可靠、高灵敏、高选择性的纳米传感器用于目标分析物（离子和生物分子）的检测。其主要研究内容如下:1.基于UCNPs和三角银纳米片（STNPs）之间FRET原理,构建了一种新型无标记荧光纳米传感器,实现了鱼精蛋白和胰蛋白酶的超灵敏检测。带负电荷的STNPs通过静电引力与带正电荷的UCNPs结合,猝灭UCNPs的荧光。当鱼精蛋白存在时,STNPs与鱼精蛋白相互作用,从UCNPs的表面脱离并聚集,导致UCNPs的荧光恢复。当加入胰蛋白酶时,胰蛋白酶的催化作用使鱼精蛋白水解,并使恢复的荧光猝灭。在优化的条件下,鱼精蛋白和胰蛋白酶的线性响应范围分别为10-500 ng/mL和5-80 ng/mL,检测限分别为3.1 ng/mL和1.8 ng/mL。该纳米传感器具有良好的选择性和灵敏度,并且成功应用于血清中鱼精蛋白和胰蛋白酶的检测。2.基于UCNPs和方酸铁(SQA-Fe³⁺)之间内滤效应（IFE）原理,构建了一种高灵敏和高选择性葡萄糖纳米传感器。首先葡糖糖氧化酶（GOx）催化氧化葡萄糖产生葡萄糖酸和H₂O₂。H₂O₂能够氧化Fe²⁺为Fe³⁺,而产生的Fe³⁺又迅速（<1 min）与SQA结合形成SQA-Fe³⁺。SQA-Fe³⁺的吸收带与UCNPs发射带重叠,从而有效地淬灭UCNPs的荧光。在优化的条件下,荧光猝灭效率与葡萄糖的浓度线性相关,其线性范围为7-110μM（R²=0.987）和110-340μM（R²=0.997）。该方法也进一步用于人体血清中葡萄糖的检测并且获得了满意的结果。3.通过分析物触发循环自催化氧化放大结合L-半胱氨酸（L-cys）调节金纳米颗粒（AuNPs）聚集,构建了一种新颖的、超灵敏的Cu²⁺上转换纳米传感器。AuNPs与UCNPs作用使其荧光猝灭,而L-cys的加入诱导AuNPs的聚集,离开UCNPs表面,使UCNPs的荧光恢复。加入Cu²⁺后,Cu²⁺催化氧化L-cys为L-胱氨酸,同时Cu²⁺被还原为Cu⁺,Cu⁺被溶解的O₂氧化为Cu²⁺,从而催化和循环整个反应。因此,Cu²⁺的加入使L-cys氧化抑制了AuNPs的聚集,AuNPs再一次淬灭UCNPs的荧光。在优化的实验条件下,荧光猝灭效率与Cu²⁺浓度（0.4-40nM）呈现出良好的线性关系。其检测限为0.16 nM,比美国环境保护局对饮用水中Cu²⁺的限值（20mM）低5个数量级。该方法也进一步用于实际样品中Cu²⁺的检测,其测试结果与原子吸收光谱法（AAS）获得的结果一致。4.基于酶控循环信号放大策略,设计了一种新型的荧光、比色H₂O₂相关分析物传感平台。以胆碱和氯代乙酰胆碱（ACh）的检测作为模型体系,验证了传感平台的实用性。乙酰胆碱酶（AChE）催化ACh水解产生胆碱,胆碱在胆碱氧化酶（ChOx）的作用下进一步产生H₂O₂。而产生的H₂O₂将Fe²⁺转化为Fe³⁺和羟基自由基（·OH）,Fe³⁺和·OH又能同时氧化邻苯二胺（OPD）为二氨基吩嗪（OPDox）,同时Fe³⁺被还原为Fe²⁺。该Fe³⁺和OPD反应产生的Fe²⁺循环反应产生OPDox。OPDox通过IFE有效地猝灭UCNPs的荧光。另外,通过裸眼比色直接实现了胆碱和ACh的浓度检测,并进一步设计成比色逻辑门。基于该策略,我们实现了对H₂O₂相关检测物,如葡萄糖,乳酸和尿酸（UA）的灵敏检测。这表明该传感策略在生物医学分析中具有很大的应用潜力。5.结合酶触发级联信号放大（ECSAm）策略与STNPs的快速融合反应,构建了一种新颖的超灵敏的上转换亮红色荧光和比色双读出碱性磷酸酶（ALP）传感系统。该传感系统构建包括四个过程。首先,合成的吸收峰在610 nm处的STNPs与UCNPs作用通过FRET猝灭UCNPs在670 nm处的亮红色荧光。其次,在ALP存在下,L-抗坏血酸2-磷酸盐（AAP）可以转化为抗坏血酸（AA）,AA与KIO₃反应生成I₂。第三,生成的I₂能迅速吸附在STNPs表面,并刻饰STNPs,而I₂被还原为I^-。第四,生成的I^-可以进一步加速STNPs的融合,实现酶触发级联信号放大,从而定量测定ALP,检测限为0.035 mU/mL。此外,该方法已进一步用于人血清中ALP的检测且结果令人满意。这些结果表明,具有明确响应机制的双读出传感策略在生理和病理学研究中具有良好的前景。