一维二氧化硅纳米材料由于具有各向异性的结构、大的长径比和表面易功能化等优点,使其在生物检测、药物运输和疾病治疗等生物医学领域展现了广阔的应用前景。截止目前,相比于球形纳米材料,一维二氧化硅纳米材料的发展依旧十分缓慢,制备形貌、尺寸和化学组成精确可控的一维二氧化硅纳米材料还存在一定的技术壁垒,限制了一维二氧化硅纳米材料的开发与应用。为此,本论文设计并采用了一种简单、高效的一锅合成法,利用聚乙烯吡咯烷酮、柠檬酸钠、戊醇和水构建反相微乳液体系,以硅酸乙酯(TEOS)作为硅源,在氨水催化下制备了长径比和红外吸收指纹信号精确可调的一维二氧化硅纳米棒,系统研究了其形成机理,实现了基于二氧化硅纳米棒形状信息和红外吸收指纹信号的双模超灵敏免疫检测;并将该方法拓展至荧光二氧化硅纳米棒的制备,实现了超灵敏荧光免疫检测。主要研究内容如下:(1)针对现有合成方法难以精确、便捷调控二氧化硅纳米棒长径比及其相关特性的问题,我们设计并采用了简单的一锅反相微乳液合成法,在4小时、静置条件下成功制备了二氧化硅纳米棒。通过控制反应体系中氨水的浓度,实现了二氧化硅纳米棒长径比1.0到11.6的精确调控。TEOS的消耗速率、反应溶液电导率及红外吸收光谱分析表明,二氧化硅纳米棒的形貌、尺寸、横光学波(TO)和纵光学波(LO)红外光谱指纹信号是由TEOS的水解和缩合反应速率共同决定的。我们构建了三明治型免疫检测器件,开发了基于二氧化硅纳米棒的双模免疫检测:利用二氧化硅纳米棒独特的、在光学显微镜下易识别的形状信息,实现了目标蛋白的快速筛查及半定量检测;利用其TO、LO红外光谱指纹信号,实现了目标蛋白的准确、超灵敏定量检测,检测下限可以达到0.5 pM,线性检测区间为1 pM到10 nM。该研究为推进一维二氧化硅纳米材料的工业化生产,加快其实用化进程开辟了新道路。(2)为了验证一锅反相微乳液合成法的普适性,实现二氧化硅纳米棒的荧光功能化拓展,我们选用了光化学性质相对稳定的苝四羧酸二酐与氨基硅烷反应,制得了苝硅烷衍生物,以其和TEOS为硅源,利用一锅反相微乳液合成法,成功制备了荧光二氧化硅纳米棒。由于苝染料是以共价键的形式连接到二氧化硅纳米棒的结构中,因此有效解决了染料的泄露问题,提高了染料的光稳定性。通过控制反应过程中氨水的浓度、反应时间和反应温度,实现了荧光二氧化硅纳米棒长径比由1.0到13.4的精确调控。我们构建了三明治免疫检测器件,利用荧光二氧化硅纳米棒的荧光信号作为检测信号,实现了目标蛋白高灵敏度、高稳定性和高特异性的检测,检测下限为0.3 pM,线性区间为1 pM到20 nM。这种一锅反相微乳液合成法有望推广用于二氧化硅纳米棒其它相关材料体系的制备。