甲醛作为一种化学污染物,造成的室内空气、大气环境和食品污染会导致甲醛中毒,造成恶心、呕吐或头晕、头痛,严重的会引起记忆力减退,甚至死亡,是一种常见的致癌和致畸物质,已经被世界卫生组织确定为潜在的变态反应源。多数生物有机体在脱甲基化酶或氧化酶的催化作用下,一些氨基酸和外源性物质发生新陈代谢,也会产生内源性的甲醛。然而,人体内的甲醛含量不正常时,会引发许多疾病,包括糖尿病、神经源性炎症、慢性肝病、阿尔茨海默病、心血管疾病和癌症等。由于甲醛在工业环境和家用物品中普遍存在,已经设计了几种甲醛检测方法,包括使用高效液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）、质谱（MS）以及预富集/化学电离质谱的方法。尽管如此,适用于生理环境中甲醛检测的方法仍然欠缺,其生理功能仍未明确。本论文旨在构建一种具有较高选择性和检测性能的荧光比率探针,用于检测和成像细胞中的甲醛。第一章介绍了甲醛的危害、来源以及检测方法,综述了碳点的制备方法及传感应用,并简单介绍了荧光比率探针。第二章以柠檬酸和甲硫氨酸为原料制济了一种氮掺杂的荧光碳点,并通过共价键合在碳点表面连接萘酰结构的有机小分子构建比率传感探针。采用紫外可见吸收光谱、荧光光谱、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）对碳点及比率探针进行了表征。该碳点的透射电子显微镜及X射线衍射结果表明其为无定形结构且平均尺寸为10.57±0.80 nm,粒径分布均匀。通过荧光分析,表现出激发波长依赖的光致发光特性,在不同pH中荧光较稳定。比率探针尺寸为10.78±0.78 nm,分散性良好。紫外、红外光谱和X射线光电子能谱表明有机分子在碳点表面的成功连接。在第三章中,全面探究了比率探针对甲醛在水溶液中的检测性能和在细胞中的成像能力。我们发现该探针在水溶液中对甲醛检测有较高选择性和低的检测限（0.34 μM）,在高盐浓度条件下性能稳定。进一步应用到细胞中,发现探针细胞毒性低、生物相容性良好。使用激光共聚焦显微镜对细胞进行成像,能够检测内源和外源性甲醛,共定位研究表明探针能靶向溶酶体。并进一步探究了细胞摄取材料的方式及比率探针靶向溶酶体的原因。该双发射的荧光比率探针性能优异,具有很好的应用前景。