金属纳米簇是由几个到几十个金属原子组成的、尺寸接近电子费米波长的一类新型纳米材料。由于具有超小的尺寸,使其表现出不同于大尺寸纳米粒子的特殊性质,如可调的荧光发射、良好的光稳定性、较高的荧光量子产率、较大的斯托克斯位移、低毒性、易于制备等。金属纳米簇诸多的优良性质,使其在离子和生物小分子检测、酶活性检测、生物标记、生物成像、催化及太阳能电池等领域有着广泛的应用。本论文围绕荧光金属纳米簇,探索其制备方法和生物检测应用,主要开展了以下研究工作：首先,我们设计通过酶催化辅助的技术制备了荧光金纳米簇,并实现了对酶活性的灵敏及选择性检测。设计两种适当的底物分子,在酯酶或碱性磷酸酶(ALP)作用下,底物分子可以被催化水解为6-巯基-1-己醇,这种巯基小分子可以通过“自上而下”的方法对体系中没有荧光的金纳米粒子进行刻蚀作用,从而原位形成小尺寸的荧光金纳米簇。采用这种方法获得的金纳米簇粒径约为1.3nm,且尺寸均匀,并表现出较强的绿色荧光,在395nm激发下,其荧光发射峰位为503nm；纳米簇的荧光量子产率为5.6%,平均荧光寿命为552ns。由于酶的浓度与制备的Au纳米簇荧光发射强度呈线性定量关系,因此可以实现对酯酶和ALP的灵敏检测,两种酶分别可以检测到0.1mU/mL和0.01mU/mL,其中ALP的检测结果是已报道的基于纳米材料的最灵敏检测方法。此外,这种方法还可以实现在复杂体系中对ALP的检测,并用来定量评价抑制剂Na3V04对ALP的抑制效应。其次,我们通过“自下而上”的方法,首次以相对廉价的木瓜蛋白酶为稳定剂,通过简单的“绿色”合成方法制备了荧光金纳米簇,纳米簇无论在溶液状态还是固体状态都保持较强的红色荧光,最佳激发和发射波长分别为470nm和660nm：纳米簇的平均尺寸为1.2nm,且尺寸均匀。该合成方法简单,原料廉价易得,制备条件温和,具有较好的稳定性,在pH值3-12的范围内都保持较强的荧光发射,室温放置三个月荧光强度基本不变。进一步利用Cu2+可以淬灭纳米簇荧光的特点,我们实现了对Cu2+的灵敏检测,检测限可达3nM,远低于美国环境保护署规定的饮用水中可存在Cu2+的安全值(20μM)。10种干扰阳离子存在下的测试结果表明,我们的方法对Cu2+的检测具有高度的选择性。第三,通过“自上而下”配体诱导的刻蚀方法,我们制备了水溶性的半胱氨酸稳定的荧光金纳米簇(Au NCs),纳米簇的平均粒径为1.35nm,尺寸均匀。纳米簇具有蓝绿色的荧光,在波长410nm光激发下,在495nm处有一个最大的荧光发射峰位,荧光量子产率为3.3%,并且具有良好的光稳定性。利用自由的Cu2+可以淬灭金纳米簇荧光的特性,设计构筑多重荧光检测生物分子的体系。首先向Cu2+/Au NCs荧光淬灭体系中加入焦磷酸盐(PPi),由于PPi可以与Cu2+发生强络合作用,且二者结合常数远大于半胱氨酸与Cu2+的结合常数,加入PPi结合并束缚了自由的Cu2+,可以使淬灭的金纳米簇荧光得以恢复,从而实现对生物分子PPi的定量检测；进一步设计,ALP可以催化水解PPi,加入ALP导致Cu2+重新被释放,纳米簇的荧光重又被淬火,从而实现对ALP的定量检测。利用金纳米簇荧光“淬灭-恢复-淬灭”的过程,我们实现了在一个体系中对多种重要生物分子的免标记灵敏检测,这种方法避免了合成有机分子的复杂过程,检测灵敏,为构建新颖的基于纳米材料的生物传感器提供了一种新方法。最后,我们探索了“芬顿反应”触发的甲基丙烯酸(MAA)聚合用于原位制备荧光银纳米簇的方法,从而实现对葡萄糖的检测。生物体中葡萄糖的催化氧化过程能够产生H2O2,通过H2O2与Fe2+的“芬顿反应”生成自由基,可以引发单体MAA的聚合,利用该合成聚合产物为稳定剂,在紫外光还原下,可以原位制备银纳米簇。纳米簇平均尺寸为1.64nm,表现为橙色荧光,其最佳激发和发射波长分别为480nm和585nm。由于生成的银纳米簇荧光发射强度与葡萄糖浓度存在定量关系,因此可以实现对葡萄糖的选择性检测。这种原位形成荧光银纳米簇的方法避免了使用有机分子,使检测过程相对简单,且不需要向纳米材料中引入硼酸基团,简化了材料的制备过程,能够实现对葡萄糖的免标记荧光“turn-on”检测。总之,结合酶促反应,通过“自上而下”和“自下而上”的方法,我们成功制备了荧光金、银纳米簇,利用纳米簇的荧光性质,可以实现对重要生物分子的灵敏检测。本论文研究工作为荧光金属纳米簇在生物检测应用方面提供了一个新平台。