采用设计简单、响应快速并可实现原位、实时检测、实时成像等优点的荧光探针监测生命活动相关的物质,是生命科学研究的重要技术和手段。传统的有机荧光探针具有灵敏度高、特异性强等一系列优点,但是同时又存在毒性强、生物相容性低、水溶性差、制备较复杂及易受细胞或组织自身荧光干扰等缺点。近年来,具有高灵敏度、毒性低、生物相容性良好、制备简单的无机纳米荧光探针受到了广泛的重视,但目前大多数此类探针,存在着荧光强度较低或荧光性质不够突显,难以实现在生物研究中高效率应用的问题。纳米簇是一类新兴的纳米材料,由于其具有优良的理化性质、高的水溶性、良好的生物相容性、低毒性、优异的稳定性和强烈的光致发光等性能,近年来在荧光分子标记、生物成像、生化分析检测等领域成为了研究的热点。基于生物分子保护的纳米/纳米簇是一类由特定生物分子制备合成或保护的荧光探针候选材料,由于其表面存在大量易于生化修饰的功能基团,便于对其进行表面生物分子的修饰与功能化,以提高其生物相容性,进一步改善其理化性能,为研究生物分析检测的新方法与技术提供了可能,具有较高的研究价值与意义。基于以上,本论文制备了几种氨基酸保护的荧光金纳米簇,讨论了利用席夫碱反应对其进行功能化的可能性,研究发现赖氨酸保护的金纳米簇能够进行席夫碱反应修饰,进而制备了赖氨酸-水杨醛@金纳米簇(Lys-SA@Au NCs),其表现出优异的“双荧光”光学性质,基于此,构建了高灵敏度铜离子的“双荧光”比率型荧光探针检测方法。同时,由于其呈现出的光学特性,探索了Lys-SA@Au NCs在烟草悬浮细胞中的成像。此外,探究了以生物碳源为基础制备荧光碳纳米材料的可能性,并对其光学性质进行了初步分析。本论文研究主要得出以下结论:1.以赖氨酸作为保护剂制备的赖氨酸金纳米簇具有优良的理化性质及光学性质;其次,赖氨酸金纳米簇能够进一步通过水杨醛对其进行席夫碱反应修饰,修饰后的Lys-SA@Au NCs具有430nm和535nm两个荧光发射峰,同时这两个荧光发射峰的荧光强度比值能够通过水杨醛浓度进行调控。2.根据Lys-SA@Au NCs的光学性质,以此构建了高灵敏度的比率型荧光探针传感器,发现铜离子只对发射波长为430nm处的荧光发射峰有猝灭响应,而对535nm出荧光发射峰无响应,因此将其应用于铜离子的检测,其最低检出限为1.5μmol,同时其荧光强度比值与铜离子浓度呈现出良好的线性关系。3.初步研究了Lys-SA@Au NCs在烟草悬浮细胞中的成像分布情况,发现Lys-SA@Au NCs能够很好的进入到烟草悬浮细胞中,并呈现出其具有的荧光特性。4.通过水热合成法以百合多糖为基础碳源,讨论了不同元素掺杂修饰碳点的荧光性质,发现:(1)以“N”掺杂修饰的碳点(NCDlps)最大激发波长为370 nm,最大发射波长为490 nm;(2)以“S”掺杂修饰的碳点(SCDlps)最大激发波长为430 nm时,最大发射波长为520 nm;(3)以“P”掺杂修饰的碳点(PCDlps)最大激发波长为380 nm,最大激发波长为510 nm左右;(4)以“NS”掺杂修饰的碳点(NSCDlps)最大激发波长为370 nm,最大发射波长为460 nm;四种碳点均表现出良好的斯托克斯位移特性。