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量子点（QDs）是一类重要的生物光子学纳米材料,拥有诸多优良的性质:如高荧光量子产率、宽谱带吸收、窄谱带发射、波长连续可调和抗光漂白性好的光学性质,易发生电荷转移和能量转移的电子学性质,以及表面易修饰的化学性质。基于量子点的荧光探针具有高灵敏度、高选择性、低成本和可视化好等优点,被广泛应用于生物分析与传感、生物芯片及生物成像等研究领域。本论文以量子点作为纳米骨架,重点研究了配体在其表面的超分子组装方法,构建了多个量子点-配体构型的荧光探针,系统评估了其分析性能,最终实现了细胞膜表面生物素受体和细胞核中G-四链体高分辨的荧光成像分析。论文主要研究内容如下:1.QDs-PB荧光探针的可控构建及其用于生物素受体的荧光成像分析。QDs-PB荧光探针通过两步超分子反应构建:第一步,以红色包硅量子点（rQD@SiO2）为骨架,绿色量子点（gQDs）通过静电作用吸附到其表面,构建具有“core-satellite”结构的双色量子点（QDs）纳米结构;第二步,新合成的生物素受体（BR）配体,邻菲啰啉-生物素（PB）,通过金属亲和力配位作用组装到gQDs表面并猝灭其荧光。通过BR-PB特异性识别,QDs-PB荧光探针实现了亲和素（AV）的比率荧光检测:rQD@SiO2荧光保持不变,gQDs荧光恢复,显示出高灵敏的检测特性,检测限为0.1 nM。由于PB分子的“love-hate”特性,QDs-PB荧光探针实现了AV的特异性检测,不能识别链霉亲和素（SA）。依靠比率荧光响应,QDs-PB荧光探针呈现了红-黄-绿“信号灯”式的颜色变化,具有高可视化的检测效果。QDs-PB荧光探针实现了细胞膜表面AV选择性的荧光成像。进一步利用细胞膜表面AV的荧光成像,实现了宫颈Ect1/E6E7细胞和宫颈癌HeLa细胞的区分;以“信号灯”的方式实现了“BR+”型肿瘤细胞如肝癌HepG2细胞、宫颈癌HeLa细胞、乳腺癌MDA-MB-231细胞和乳腺癌SKBr3细胞,及“BR-”型肿瘤细胞如结肠癌HCT116细胞的有效区分。此外,利用细胞膜表面AV荧光成像,实现了宫颈癌HeLa细胞周期的监控。2.QDs-DI荧光探针的可控构建及其用于G-四链体（G4）的传感分析。QDs-DI荧光探针通过两步超分子反应构建:第一步以绿色包硅量子点（gQD@SiO2）为骨架,红色量子点（rQDs）通过静电作用吸附到其表面,构建具有“core-satellite”结构的双色量子点（QDs）纳米结构;第二步,新合成的电中性稠环配体,二吡啶并吩嗪咪唑酮（DI）,通过金属亲和力配位作用组装到rQDs表面并猝灭其荧光。通过G4-L特异性识别,QDs-DI荧光探针实现了G4的比率荧光检测:gQD@SiO2荧光保持不变,rQDs荧光恢复,显示出高灵敏的检测特性,检测限为7 nM。由于DI的尺寸匹配性,QDs-DI荧光探针实现了G4的特异性检测,不能识别单链及双链DNA。依靠比率荧光响应,QDs-DI荧光探针呈现了绿-橙连续的颜色变化,具有高可视化的检测效果。通过细胞培养,QDs-DI荧光探针实现了细胞核中G4的传感分析,可以用于肝L02细胞和肝癌HepG2细胞的区分。利用竞争性的G4/DI作用导致QDs-DI荧光探针比率荧光发生变化,实现了G4靶向药物的筛选;通过核酸杂交造成QDs-DI荧光探针比率荧光反生变化,实现了单碱基突变的检测。3.QD@ZnPc荧光探针的可控构建及其用于G4的荧光成像分析。QD@ZnPc荧光探针通过两步超分子反应构建:第一步为QD的生物功能化,通过绿色量子点表面偶联聚乙二醇（PEG）、叶酸（FA）和细胞核定位多肽TAT实现;第二步为G4配体的负载,选择大环平面、带正电的G4配体酞菁化锌（ZnPc）,通过超声辅助、以静电作用组装到QD表面。QD@ZnPc探针具有小尺寸、电中性、高稳定性、低毒性和细胞核靶向性等特点。由于ZnPc对G4具有高亲和力,QD@ZnPc荧光探针通过ZnPc红色荧光/QD绿色荧光比率实现了G4的高灵敏检测,检测限为0.1 nM。由于ZnPc尺寸匹配性,QD@ZnPc荧光探针实现了G4的特异性识别,不能识别单链及双链DNA。在成像过程中,利用QD荧光实现了QD@ZnPc荧光探针在细胞中的示踪,利用ZnPc红色荧光实现了细胞核中G4的原位荧光成像。进一步,利用G4的原位荧光成像,实现了肝癌HepG2细胞周期的监控。