荧光能量转移作为一种在特定条件下产生的荧光现象,已经在诸多领域实现了广泛的应用。近年来,研究者们开始探究基于能量转移制备流式细胞技术的核心材料荧光微球以及构建荧光防伪体系。目前文献报道的荧光微球的编码方法,多基于发光强度和荧光物质浓度之间的线性关系来实现编码。但是线性编码易受到多种因素的影响,从而限制了荧光微球的编码数量。基于能量转移的非线性编码有可能规避这些影响而实现更大量的编码。然而,现阶段基于能量转移对荧光微球进行编码的相关文献报道很少且研究尚不深入,所得荧光编码微球也难以满足日益增长的实际应用需求。另一方面,假冒伪劣产品已经成为全球性的问题,防伪是遏制这一问题的有效手段。然而,现有的防伪方法大多存在加密简单易被仿制、防伪鉴定时操作复杂和对仪器的要求高等缺点。基于能量转移调控荧光图案的发光颜色进行的防伪,展露出巨大的优势。然而相关研究较少,因此尚需进一步深入研究这种有效的防伪加密策略。本论文主要从荧光能量转移的原理出发,设计了基于能量转移对荧光微球进行编码的策略以及将能量转移应用于防伪加密的策略。具体研究内容分述如下:制备荧光编码微球之前,在本课题组研究工作的基础上对荧光微球的制备与表征进行探究。主要研究了荧光微球外围胶束的存在对生物分子偶联性能的影响及具体阐述了对流式细胞仪进行光补偿的原理与操作。首先,以聚亚苯基亚乙烯类(PPV)荧光共轭高分子为荧光信号源,将胶束(PSAm)用作PPV的层间间隔层引入基质微球,证实了以胶束作为荧光共轭高分子的层间间隔层可制备发光信号强的荧光微球的有效性;同时,通过选取与荧光微球的荧光信号存在较大差异的罗丹明染料(RBITC)标记的羊抗人抗体(IgG-RBITC)作为生物分子代表与荧光微球进行结合,基于发射光谱的表征证实了胶束有效地为微球提供了生物分子结合位点。其次,基于对已有工作的研究,即以异硫氰酸荧光素(FITC)标记的牛血清蛋白(BSA-FITC)为生物分子代表表征将两种聚对苯撑乙炔撑类(PPE)荧光共轭高分子引入基质微球后的生物分子偶联性能,系统地阐述了对流式细胞仪进行光补偿的具体原理与操作;从而区别了发射光谱有重叠的FITC和PPE的荧光。该研究为基于流式细胞仪对存在干扰的信号客体的表征,提供了有效地扣除干扰的理论与实践基础。然后将能量转移应用于荧光编码微球的制备,探究了基于能量转移对荧光微球进行“非线性编码”的策略。提出了两个具体的体系。第一个体系探究了处于微球表面的两种编码元素间的能量转移对荧光微球进行编码的策略。将PPV纳米粒子(PPV NPs)用作能量给体,罗丹明6G(R6G)用作能量受体,将两者共同引入基质微球(SPSDVB),通过调控处于微球表面的两种编码元素间的能量转移程度编码得到了 9种荧光微球(S-PPRn);第二个体系进一步探究混合进入微球内部的两种编码元素间的能量转移对荧光微球进行编码的策略。将碳点(C-Dots)用作能量给体,R6G用作能量受体,共同引入到基质微球(SPSDVB)的孔隙中,通过调控两者间的能量转移进行编码,得到了 9种荧光编码微球(S/C-Dots/R6Gn)。为了防止编码元素泄露,均在以上荧光编码微球表面制备了一层三聚氰胺-甲醛树脂(MF),在MF层的保护下,荧光编码微球可在不同溶剂环境中保持荧光信号的稳定,且保护层的制备过程对编码信号造成的影响微乎其微。之后通过硅烷化反应实现了对微球的修饰,为荧光微球表面提供了生物分子结合位点。最终实现了使用流式细胞仪对系列荧光编码微球的信号进行表征的目标。最后基于能量转移构建了一种荧光防伪体系,探究了利用三元能量转移进行防伪加密以及利用碳点材料的激发波长依赖性进行防伪鉴定的策略。分别配制C-Dots、FITC和R6G水溶液作为蓝色、绿色和红色荧光墨水。通过表征三种荧光墨水在溶液中和A4纸上的激发谱图与发射谱图,系统地研究了能量转移过程,并通过手绘防伪图案验证了对防伪图案进行鉴定时,其变色是基于吸收强度改变与三元能转移程度改变的协同作用。然后用喷墨打印机精准调控荧光墨水的比例,实现了在A4纸和人民币上的防伪图案的打印,通过切换光照即可进行防伪鉴定并初步实现了二级防伪鉴定。总之,结合能量转移与碳点材料的激发波长依赖性调控图案发光颜色的防伪策略被成功实验。综上所述,本论文基于能量转移的理论,提出并实现了对荧光微球进行编码的策略以及构建并发展了一种荧光防伪的策略。本研究不仅拓展了荧光能量转移的应用,也将有助于以荧光微球为信号载体的的流式细胞技术的普及以及促进安全有效的荧光防伪技术的发展。