生命科学的迅速发展对生物分析提出了更多的机遇和挑战。目前,生物分析及应用研究己成为最重要的前沿领域之一。其中,基于纳米材料的生物分析应用研究占据举足轻重的地位,是科研工作者的研究热点。近年来发展起来的新型纳米材料—量子点和氧化石墨烯,由于具有独特的光学、电学性质,大大促进了生物分析及应用的发展。DNA功能化量子点探针便是其中之一,己应用于生物传感、生物成像及癌症诊断等领域,但其制备还存在一些问题。而且,基于量子点与氧化石墨烯的传感方法还有待开发探索。针对以上问题,本论文采用简单可靠的方法制备了DNA功能化量子点探针,并将其与氧化石墨烯结合,提出了几种纳米传感检测新方法,用于快速、高灵敏和高选择性检测DNA、蛋白质和小分子。主要研究内容如下：(1)通过水热法制备了锌离子掺杂DNA功能化的CdTe量子点(DNA-QDs).简单地改变反应时间,可以调控其颜色,制备不同发射波长的量子点(546nm-646nm),量子产率最高可达80.5%,而且由于掺入了锌离子,其细胞毒性也大大降低。紫外-可见吸收光谱表明,量子点表面有DNA存在。该功能化量子点探针表面DNA的设计分为两部分：硫代磷酸化部分和识别域,将识别域设计为可以识别肿瘤细胞表面粘蛋白的适配体,运用这种量子点探针进行了人肺腺癌细胞的特异性荧光成像和活体的靶向成像研究。(2)前一章中DNA-QDs的制备过程中,需要用碲粉做碲源,用硼氢化钠还原碲粉得到碲氢化钠,该反应需要5小时左右,而且碲氢化钠极易被氧化,对实验操作要求比较高。本章中,采用亚碲酸钠代替碲粉做碲源,将所有参与反应的物质混合加热,一锅法制备DNA-QDs.该制备过程,不涉及碲氢化钠的制备,对实验操作要求较低；制备时间也大大缩短了,只需1小时左右。在前一章利用DNA-QDs进行靶向成像的定性分析基础上,本章中我们制备了两种颜色的DNA-QDs,并与氧化石墨烯结合,基于它们之间的荧光共振能量转移(FRET),构建了定量检测HIV DNA的方法。(3)在检测核酸的基础上,本章我们尝试将量子点用于蛋白质检测研究。我们以猴空泡病毒40(SV40)的抗体为模型,结合氧化石墨烯,检测SV40的抗体。SV40的衣壳蛋白VP1在体外可以通过自组装包装量子点,形成SV40类病毒颗粒(SVLP-QDs).与病毒表面标记量子点相比,这种将量子点包装在病毒里面的方法,有很多的优势：不会影响病毒的感染性与免疫性,也不会影响量子点的光学性质。氧化石墨烯具有超强猝灭能力,将其用作猝灭剂,SVLP-QDs可以通过吸附的方式粘附到氧化石墨烯表面,使得量子点与氧化石墨烯之间的距离拉近,量子点的荧光被猝灭。当存在SV40抗体时,SVLP-QDs与抗体通过抗原抗体特异性作用,增大量子点与氧化石墨烯之间的距离,量子点的荧光不被猝灭,基于此原理,构建了免疫传感方法,用于检测SV40的抗血清。该方法具有快速、操作简便及成本低等优点。(4)前面三章利用量子点及氧化石墨烯开展了靶向成像定性分析、DNA及蛋白质的定量检测。本章中,我们利用上转换纳米材料(UCP)代替量子点,考察了UCP与氧化石墨烯之间的FRET,构建了一种新的生物传感方法用于生物小分子(葡萄糖)检测,进一步拓展了氧化石墨烯的分析应用范围。具体的就是将伴刀豆球蛋白A (ConA)和壳聚糖分别通过EDC/NHS与UCP和氧化石墨烯共价偶联。通过ConA和壳聚糖的相互作用,将UCP与氧化石墨烯之间的距离拉近,进而引发了它们之间的能量转移。当葡萄糖存在时,由于葡萄糖与壳聚糖两者对伴刀豆球蛋白的竞争性作用,使得荧光共振能量转移受到抑制,据此检测葡萄糖。UCP是用980nnm的近红外光激发的,其优势在于红外光的光子不易被蛋白质、核酸等生物样品吸收,避免了对生物样品的损伤。该研究对于实现复杂生物样品基质中生物活性分子的准确测定具有重要意义,为开发先进的诊断技术提供了新的理念和方法。