近年来,无机荧光纳米材料-量子点(Quantum Dots,QDs)的制备与功能化修饰已经成为以特异性的化学识别事件为基础的分析化学的一个热点研究领域,同时随着化学生物传感在临床诊断、医药开发与环境保护领域正逐渐受到越来越多的科研工作者的关注,各种具有优异光学性能的量子点与分析化学新技术的结合也取得了较大的发展。其中灵敏度高、操作简便、发光可控的量子点电化学发光技术,为基于量子点的新型传感器的设计提供了许多新的思路和手段。通过合理的设计修饰电极表面的纳米材料的结构,研究者提出了许多新型的量子点电化学发光共反应物,或者发现一些能够对电化学发光产生影响的小分子,不断拓宽电化学发光的应用范围。另一方面,通过与酶放大反应结合,研究者不断发展了具有更低背景信号、更强检测信号的量子点电化学发光传感器。近红外荧光因其生物背景低、组织穿透度深、光散射作用弱而成为了研究与生物成像、生物传感有关的“诊断窗口”。因此研究与发展新型的近红外量子点,设计基于近红外量子点体外、体内的高分辨率的成像方法,开发近红外荧光检测目标物的传感方法一直是构建新型量子点探针的值得探索的方面。量子点和新型化学生物传感技术相结合应用于生物临床诊断、医药开发与环境保护等领域,可以提高对目标物的分析与识别的能力,降低检测限,提高选择性,这有助于将分析方法和检测体系进一步应用于活体分析和疾病相关诊疗。但是在目前的与量子点相关的电化学发光研究中,存在检测目标物较为单一,多集中在与共反应物有关的酶、小分子或者金属离子,缺乏新的实验机理等问题。此外,虽然目前在有机相的近红外量子点的合成技术较为成熟,但是在水相中的合成方法还处于发展阶段,同时近红外量子点有关的应用还比较有限。为了解决上述问题,本论文的研究重点主要集中在探究脱氧核糖核苷酸与量子点电化学发光的相互关系,因脱氧核糖核苷酸是组成DNA的基本结构,基于这一现象可发展一系列与DNA有关目标物的量子点电化学发光传感器。此外,我们开发了一种通过蛋白共模板法合成多元组成的荧光纳米材料的方法,在近红外量子点中引入一种内标型荧光纳米材料,设计成了基于近红外的比例型荧光探针。本文研究内容如下:(1)基于鸟嘌呤脱氧核苷酸淬灭Cd Te/Zn S量子点阳极电化学发光分析不同模式的蛋白-核酸相互作用。本章首次报道了鸟嘌呤脱氧核苷酸(d GMP)对于Cd Te/Zn S量子点阳极电化学发光的高效特异性淬灭现象。这一电化学发光的淬灭现象对于游离状态的d GMP具有特异性,对于含有G碱基DNA并无此现象,这可能是由于空间位阻引起的。接下来,基于这个新现象,我们利用核酸外切酶i(exoi)可以水解dna的特性开发了一种通用型的生物传感器用于分析不同模式的蛋白-核酸的相互作用。单链结合蛋白(single-strandbindingprotein,ssb)和凝血酶(thrombin)作为两种不同的目标物,开发了两种新型的基于dgmp-qds电化学发光策略的检测模式。第一种方法利用ssb使发夹型dna探针开环进而促进exoi水解dna探针作用构建了“信号减弱”型ssb检测,线性范围为1-200nm,检测限为0.1nm。第二种方法利用核酸适体aptamer-thrombin结合阻止exoi水解dna探针作用构建了“信号增强”型检测凝血酶,线性范围为1-150nm,检测限为0.1nm。两种方法都是在均相体系中,利用无标记的量子点和dna探针。因此,这一dgmp特异性的电化学发光淬灭方法提供了一种适合于检测不同类型蛋白-核酸相互作用的新方法。(2)蛋白共模板法合成基于近红外的双发射荧光纳米复合物,并将之运用于抗坏血酸的比例型测定。本章中,我们首次报道了以蛋白为基础的共模板法合成基于近红外的双发射荧光纳米复合物,它由发射红光(far-red)的金簇和发射近红外光的pbs量子点构成(auncs-pbs-qds)。auncs-pbs-qds复合物的双发射信号具有相隔173nm的两个较大分辨率的发射峰,可以通过校正的方法提供一个比例型信号,这可以很大程度的避免外界条件对于信号的干扰,非常适合于生物成像与生物传感方面的应用。此外,以蛋白为基础的共模板法避免了传统方法中的复杂的化学偶联与修饰过程,通过bsa包裹的金簇合成双发射荧光纳米复合物只需要10分钟。通过进一步的实验我们发现该复合物可以对于抗坏血酸(aa)产生高灵敏、高选择性的快速响应,线性范围为3-40?m,检测限为1.5?m,该探针同时具有非常好的抗光漂白的能力。(3)抗坏血酸的含量是水果内部品质分析过程中的一项基本内容。本章针对这一点,利用auncs-pbs-qds实现了以抗坏血酸为目标物的水果内部品质分析,通过荧光光谱与荧光成像两种方式对于不同水果中的抗坏血酸的含量进行了比较。实验结果表明通过该方法测得的水果内部抗坏血酸的含量与文献报道基本一致。接下来,本章针对抗坏血酸对于人体中的重要作用,开展了通过auncs-pbs-qds进行体外细胞成像与裸鼠的活体成像两个方面的应用。细胞成像过程中,两个通道的荧光成像图片的比例型叠加结果与抗坏血酸的加入有显著的联系。通过活体实验,我们展现了近红外光在深层组织成像过程中所独有的优势。(4)过氧化氢在人类生活中与生物学体系中都起着非常重要的作用,同时它还是葡萄糖氧化的主要产物。葡萄糖的测量在食品分析和代谢物的诊断过程中都非常重要。本章首先构建了一种新型的水溶性阳离子共轭聚合物(cationicconjugatedpolymers,ccp)-近红外量子点之间的荧光共振能量转移体系。ccp作为供体,近红外量子点作为受体。利用过氧化氢对于近红外量子点的刻蚀作用,可以显著降低近红外量子点在400 nm-500 nm之间的光吸收强度和荧光强度,从而使CCP的荧光恢复,通过这一过程可以定量分析过氧化氢。该传感器对过氧化氢的检测线性范围为0.2 m M-4 m M,检测限为0.1 m M。接下来利用这一原理在已有的实验基础上实现了葡萄糖的高灵敏度与高选择性检测,线性范围为0.1m M-5 m M,检测限为0.05 m M。