碳点(CDs)由于具有独特的光学性质,如可调光致发光(PL)和激发依赖的多色发射,以及优异的水分散性,良好的光稳定性,生物相容性,细胞渗透性和低毒性等独特优点,已被用于检测分析物,药物释放/输送和生物成像等领域。本论文合成了三种不同的碳点,对其进行了结构、性质表征,构建了相应的传感器并将其应用于细胞成像。第一章:简介了关于荧光碳量子点的结构组成、光学性质和生物学性质,概述了碳点的合成方法以及在分析检测、药物检测、药物传递及生物成像方面的应用研究进展。第二章:利用生物质碳源麦秸秆和氮源1,2—乙二胺,通过一步水热法制备出氮掺杂碳点CDs—Ws。利用TEM、FTIR、XPS、紫外可见吸收光谱和荧光光谱等对其进行了结构、光学性能表征。其平均粒径为4.97 nm,最佳激发波长为378 nm,发射波长在478 nm,量子产率为0.42。由于内滤效应的存在,该碳点的蓝色荧光可以被姜黄素(Cur)有效猝灭,据此构建了检测Cur的荧光传感器,线性范围为3~10μmol/L,检测限是55.17 nmol/L。制备的CDs—Ws细胞毒性低,应用于SMMC7721细胞的多色成像。第三章:利用绿色有机碳源面粉和氮掺杂剂1,2—乙二胺简便快速的合成了氮掺杂碳点CDs—F。通过现代分析方法对CDs—F进行表征,其平均粒径为3.99 nm,最佳激发波长为381 nm,发射波长位于467 nm,荧光量子产率为0.87。经研究发现CDs—F的荧光可被苦味酸(PA)猝灭,研究其机理为内滤效应。其线性范围为0~30μmol/L,检出限为45 nmol/L,以此构建检测PA的荧光传感器,并将其应用于人体肝癌细胞的成像。第四章:采用简单的一步酸碱中和放热碳化法制备了氮、硫共掺杂碳量子点(N,S—CDs)。利用现代分析方法对其进行表征,平均粒径为3.4 nm,在372 nm的激发波长下产生465 nm的发射波长。基于内滤效应(IFE)六价铬(Cr(Ⅵ))可以有效地猝灭N,S—CDs的荧光,而由于IFE减弱,抗坏血酸(AA)可以恢复N,S—CDs/Cr(Ⅵ)的荧光。因此构建了一种连续测定Cr(Ⅵ)和AA的“开—关”纳米探针。该纳米探针体系对Cr(Ⅵ)和AA具有良好的选择性和灵敏度,线性范围分别为0.065~198μmol/L和6.6~892μmol/L。同时,基于N,S—CDs对Cr(Ⅵ)和AA的显著响应,构建了分子水平的“AND”逻辑门。更重要的是,所制备的N,S—CDs具有低毒性,可用于SMMC 7721细胞的多色细胞成像。