荧光硅纳米颗粒(silicon nanoparticles,简称SiNPs)作为重要的零维硅纳米结构,由于其良好的生物相容性和独特的光学性能,得到了科学家的广泛关注。值得指出的是,在已报道的荧光硅纳米颗粒的合成方法中,所使用的硅源(比如硅片、有机硅小分子等)或昂贵,或有毒,或易燃,有些还需加入腐蚀性的化学试剂(比如氢氟酸、硝酸、戊二酸等)配成反应前驱体,会造成潜在的环境污染,限制了荧光硅纳米颗粒的推广应用。针对上述问题,本文主要发展了一种绿色、便捷的仿生合成方法,成功制备得到具有良好荧光强度的小尺寸(直径:～3.8 nm)水分散性荧光硅纳米颗粒。在此基础上,进一步将所制备得到的硅纳米颗粒作为生物荧光探针,用于细胞水平和活体水平的生物成像应用研究。另一方面,我们还以硅藻为模板,探索了多色荧光硅纳米颗粒的自组装。本论文的研究内容主要包括:第一章:对荧光硅纳米颗粒的研究进展进行简要的概述,对硅藻进行简单的介绍,并阐明本论文的立题依据和主要研究内容。第二章:发展了一种荧光硅纳米颗粒的仿生合成方法。研究结果表明,该方法具有简单、快捷、廉价、环保等优点,以硅藻作为反应前驱体,仅需通过10 min的微波反应就可得到小尺寸、强荧光(荧光量子效率:～15%-20%)的水分散性荧光硅纳米颗粒,产率约为40%。所制备得的荧光硅纳米颗粒尺寸均一、结晶度高,且具有较窄的荧光光谱半峰宽(～30nm)。进一步研究发现,通过调节反应条件可改变荧光硅纳米颗粒的发射波长,在120 ℃-10 min的反应条件下,可制得红色荧光硅纳米颗粒(最大发射波长:620nm,粒径:3.8±0.8nm,水动力学直径:～6.5 nm);在160 ℃-4h的反应条件下,可制得蓝色荧光硅纳米颗粒(最大发射波长:450nn,粒径:2.1±1.0nm,水动力学直径:～4.2nm)。本研究为水分散性荧光硅纳米颗粒的“绿色”制备提供了新思路。第三章:通过对仿生合成法制备得到的荧光硅纳米颗粒进行一系列表征,证明其除了具有强荧光、高结晶性、窄半峰宽外,还表现出优异的水分散性、pH稳定性(pH值的范围:5-12)、低细胞毒性(癌细胞与其共孵育48 h后仍保留超过90%的细胞活性)。利用上述优点,使用仿生合成法制备的荧光硅纳米颗粒作为荧光探针,成功对癌细胞的细胞核和细胞微管、线虫的生殖系统和消化系统进行了双色标记。该部分工作初步实现了荧光硅纳米颗粒在细胞水平和活体水平的双色荧光成像,为荧光硅纳米颗粒用于多色生物成像提供了宝贵信息。第四章:初步探究了多色荧光硅纳米颗粒的自组装行为--以硅藻为模板,将荧光硅纳米颗粒通过自组装形成三维立体结构。该方法可分别将蓝色(最大发射波长:450nm;吸收波长:315nm)、绿色(最大发射波长:510nm;吸收波长:345 nm)和黄色(最大发射波长:570 nm;吸收波长:365 nm)发光的荧光硅纳米颗粒进行自组装,得到具有不同发光颜色的自组装结构。该部分工作为进一步探索荧光硅纳米颗粒的自组装提供了有用的信息。综上所述,本硕士论文发展了一种新颖的荧光硅纳米颗粒的仿生制备策略,证明了用该法制备得的荧光硅纳米颗粒具有优异的光学性质和良好的生物相容性,实现了荧光硅纳米颗粒在细胞层面和活体层面的双色荧光成像,并初步探索了多色荧光硅纳米颗粒的自组装行为。上述基础研究对丰富荧光硅纳米颗粒的绿色合成策略,对发展基于荧光硅纳米颗粒的多色生物成像和三维自组装具有较为重要的科学意义。