石墨烯量子点(Graphene Quantum Dots,GQDs)以其优良的光学性质和广泛的应用,引起了广泛的研究兴趣并显示出巨大的应用潜力。目前,石墨烯量子点的合成与制备方法多样,但其难以修饰的特点限制了石墨烯量子点在生物成像、药物分析中的应用。基于以上问题,本文从石墨烯量子点表面官能团及发光性质的可控合成入手,有目地合成有特殊官能团的石墨烯量子点,并实现对细胞衰亡的检测。由此,开展了以下研究:(1)石墨烯量子点基于聚集诱导荧光猝灭机制对钴离子诱导细胞凋亡的动态监测。以含有氨基的PEI和赖氨酸为碳源,利用微波法合成氮掺杂的石墨烯量子点。由于PEI和赖氨酸通过分子间键合组装在石墨烯量子点碳核的表面并与钴离子发生配位作用,导致石墨烯量子点的聚集。通过石墨烯量子点在加入钴离子前后的形貌以及结构变化,探讨了石墨烯量子点荧光的猝灭机制,并充分考察了石墨烯量子点的其他理化性质。更重要的是,该石墨烯量子点可作为探针,实现对钴离子入侵细胞促使细胞凋亡的可视化动态过程监测。(2)石墨烯量子点在细胞色素c检测中的应用。线粒体在细胞凋亡中起着至关重要的作用,而细胞色素c从线粒体释放到细胞质中是细胞凋亡程序中重要的部分,因此,通过对细胞色素c的检测来间接监测细胞凋亡。以对苯二胺和乙二胺作为碳源和氮源,利用水热法合成发射光谱与细胞色素c的紫外吸收光谱相匹配的石墨烯量子点。通过对石墨烯量子点与细胞色素c的其他性质考察来进一步确定石墨烯量子点的荧光猝灭机制。结果表明,该石墨烯量子点具有抗光漂白、稳定性好、毒性小、生物相容性好等特点,作为发光性质优良的荧光探针可用于细胞内细胞色素c的分析检测。(3)石墨烯量子点在检测谷胱甘肽中的应用。谷胱甘肽在细胞凋亡过程中有着重要的作用,随着谷胱甘肽在细胞内的耗竭会诱导细胞凋亡的发生。基于此,合成了可以与谷胱甘肽作用的石墨烯量子点。通过一系列表征发现,该石墨烯量子点表面富含氨基并可与铜离子发生配位作用且具有良好的选择性,使石墨烯量子点在加入铜离子后发生聚集诱导荧光猝灭。因铜离子和谷胱甘肽具有极强的配位能力,因此在检测体系中加入谷胱甘肽,使墨烯量子点上的铜离子脱落下来,从而发生荧光恢复。此种方法特异性强,选择性好,为今后荧光探针用于监测细胞凋亡奠定了基础。综上,本文通过石墨烯量子点的制备与发光性质、表面官能团的研究,有目的地合成了可特异性作用于靶物的石墨烯量子点,充分探讨了石墨烯量子点对于细胞凋亡的研究和检测方法。同时,将石墨烯量子点应用于细胞成像,为以后的体内应用打下基础。