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与传统的有机荧光染料相比,量子点具有量子产率高、比表面积大、抗光漂白、荧光可调和水溶性好等优良的光学性能,使其成为更优越的荧光材料,并在分析检测领域表现出巨大的应用潜力。因此,本论文主要采用水热法制备高荧光性能的半导体量子点、碳量子点和黑磷量子点等荧光量子点,研究他们的结构特征、荧光性质等,并构建相应的荧光传感方法用于铜离子(Cu2+)、α-葡萄糖苷酶以及谷胱甘肽(GSH)的含量检测,揭示荧光量子点与目标分析物之间的作用机理,实现真实样品中目标分析物的实时、高灵敏和高选择性检测。本论文主要研究内容分为以下三个部分:(1)利用CdTe/CdS量子点(CdTe/CdS QDs)和碳量子点(CDs)构建一种快速、简便、可视化比率型荧光传感系统用于Cu2+的检测。检测体系中,加入Cu2+后与3-巯基丙酸(3-MPA)稳定的量子点反应形成S-Cu键,进而可与量子点表面的S-Cd键发生竞争性结合,导致量子点聚集,荧光强度下降或淬灭。而作为内参信号的碳量子点则不受Cu2+的影响,最终可观察到交通信号灯式的荧光颜色变化。在最佳条件下,检测Cu2+浓度在0~2.5μM范围内有良好的线性关系,检测限约为38 nM。该荧光传感系统也成功用于实际水样中铜离子的分析,并取得满意的结果。(2)基于4-硝基苯酚(4-NP)对近红外量子点(NIR QDs)的内滤效应,建立了一种高灵敏、高选择、原位测定α-葡萄糖苷酶活性及抑制剂的荧光生物传感器。其中,α-葡萄糖苷酶催化水解其底物4-硝基苯基α-D-吡喃葡糖苷(4-NGP)得到产物4-硝基苯酚(4-NP),而4-NP的紫外吸收光谱与NIR QDs的激发光谱之间有重叠,产生内滤效应,导致NIR QDs的荧光淬灭。然而加入酶抑制剂(阿卡波糖)后,α-葡萄糖苷酶的活性被抑制,使其生成的4-NP量减少,NIRQDs荧光逐渐恢复。基于这一原理,检测α-葡萄糖苷酶浓度的线性范围为0~0.001 U/mL,检测限为0.00065 U/mL,阿卡波糖的半抑制浓度(IC50)为256 μM。此外,近红外荧光生物传感器也用于CaCo-2细胞膜上α-葡萄糖苷酶活性的研究以及筛选天然植物中潜在的抗糖尿病药物。(3)构建黑磷量子点(BPQDs)-MnO2纳米片荧光传感平台用于活细胞内GSH的含量测定和细胞成像。由于MnO2纳米片与BPQDs之间的荧光共振能量转移作用,MnO2纳米片能淬灭BPQDs的蓝色荧光。当加入GSH后,MnO2纳米片将被GSH还原为Mn2+,从而使FRET作用消失,淬灭的BPQDs荧光被恢复。一方面,基于BPQDs-MnO2复合物的荧光传感平台对水溶液中GSH的灵敏检测范围为0.1~200 μM,检测限为35 nM。另一方面,该传感平台成功用于GSH的生物成像及监测不同类型细胞中GSH的含量变化。