纳米荧光探针作为一种新型的探针,它所特有的量子尺寸效应和小尺寸效应使之呈现出许多与同质单分子或大块物体不同的光学性质,因此,纳米材料作为荧光探针用于分析化学的研究逐渐引起了人们的广泛关注。目前,金属和半导体量子点在化学、生物、以及材料科学上的应用激起了人们的兴趣,不仅是因为它们具有新型的尺寸依赖电子和光学性质,而且由于它们的尺寸和生物分子类似(如核酸,蛋白质等),可以广泛用于化学、生物、医学领域中。此外,量子点的特殊结构导致它具有量子尺寸效应、介电限域效应、表面效应、宏观量子隧道效应等特性,并由此派生出量子点独特的发光性能。与传统有机染料分子相比,量子点有几个优点,包括发射光谱窄、可调,且分布对称,其激发光谱宽,且连续分布,抗光漂白能力强等。发光量子点在生物荧光分析中的应用已经成为一个新的研究热点,是近年来迅速发展的纳米材料在生物分析领域的重要应用之一。随着纳米生物技术的飞速发展,无机纳米粒子独特的光谱特征和光化学稳定性,使其成为生化研究领域中极具特色的标记探针,在荧光共振能量转移(FRET)研究中得以广泛应用。近年来,生物偶联的金纳米粒子(Au NPs)和量子点分别用来作为猝灭剂和荧光供体的研究已经报道。然而,半导体量子点的毒性问题越来越受到人们的重视,一些研究显示半导体量子点通过释放Cd2+而具有细胞毒性,所以,在生物分析实验中,需要发现一种无毒性或毒性很小的新型的发光金属纳米粒子来代替具有潜在毒性的半导体量子点。相比之下,具有良好生物相容性的发光金纳米点能够很好的满足这一要求而应用到生物分析中。由于金纳米点具有极小的尺寸和无毒性,在生物标记和生物成像方面,引起人们广泛的关注。生物相容性和核酸酶稳定性是进行细胞研究的两个关键因素,所以一些基于有机染料或半导体量子点的荧光探针检测靶向RNA和蛋白酶很少用于活细胞实验中。因此,设计具有良好性能的新型纳米荧光探针用来实现生物大分子或细胞内活性物质的分析和测定已经成为科学工作者的巨大挑战。本论文基于金纳米点和金纳米粒子良好的光学特性和生物相容性的优点设计组装了两种新型双纳米金荧光探针用于生物大分子的直接测定,主要包括:(一)设计的分子信标是应用荧光共振能量转移技术,利用两种不同的纳米金分别作为供体和受体,实现对特定mRNA序列的检测分析,以建立灵敏、准确、实时分析生物体系中特定成分的新方法。巯基十一酸(11-MUA)修饰的金纳米点在510~520 nm有强的荧光,而用硼氢化钠还原法合成的纳米金(3 nm)在515 nm处有强的吸收,因此可以利用金纳米点(11-MUA-LAuND)和猝灭的纳米金构建FRET体系,设计分子信标,检测乳腺癌细胞中特定mRNA序列。(二)基于FRET原理,建立金纳米点–肽–纳米金(11-MUA-LAuND–DEVD–Au NPs)复合体系特异性检测细胞凋亡过程中caspase-3蛋白酶表达水平的新方法。纳米金具有高消光系数,在金纳米点–纳米金组成的FRET供受体对中发挥突出的荧光猝灭作用。肽链DEVD的一端通过半胱氨酸提供巯基与纳米金连接,肽链的另一端通过氨基与11-MUA-LAuND偶联。Caspase-3特异性切断肽链DEVD导致FRET现象消失,金纳米点的荧光随之得到恢复,据此实现caspase-3的测定。值得一提的是,由于纳米金吸收紫外光及可见光,有效消除了生物体内自发荧光的干扰,所以探针适用于活细胞凋亡过程中caspase-3的检测。