碳点（CDs）因其低毒性、良好的生物相容性、优异的荧光特性等优点,可以成为半导体量子点良好的替代品。目前CDs的制备存在液相产物提纯难、产率低的缺点,并且在液相转变为固相过程中还存在CDs的团聚猝灭等问题,使得其在实际应用中受到了很大的限制。因此,必须寻求新的方法实现固相高产率CDs的制备。本文以提取胶原蛋白后产生的生物质废弃物为碳源前驱体,通过煅烧得到固相CDs,并对其应用进行研究。本文的研究内容如下:（1）以牛肌腱提取胶原蛋白后产生的胶原废弃物作为碳源前驱体,通过热解法合成棕黑色固相CDs。首先将碳源前驱体的p H值调至中性,经冻干后,在管式炉中氮气环境下300℃煅烧2h,热解得到转化率为66.4%、量子产率（QY）为7.2%的固相CDs,单次制备量为5.87 g。使用TEM、XPS、XRD、FTIR、UV-Vis等分析测试仪器对CDs进行形貌和结构表征。探究外界环境因素（溶液酸碱度、盐离子浓度、紫外照射时间）对CDs的影响。结果表明制备的CDs具有良好的稳定性,适宜在实际生理环境中进行应用。（2）以HNO3和H2SO4分别作为掺杂的N源和S源,把胶原废弃物分别置于浓度为0.2 M、0.4 M、0.6 M的HNO3、H2SO4溶液中进行酸化,6h后进行中和及冻干处理,通过热解法在煅烧温度300℃、煅烧时间2h条件下进行N、S元素掺杂CDs的制备。对制备的N-CDs和S-CDs进行表征,验证了掺杂碳点的成功制备。将不同酸化条件处理后得到的N-CDs和S-CDs进行荧光性能和转化率的对比,发现当掺杂酸的浓度均为0.2 M时,制备的N-CDs和S-CDs的荧光性能最佳,QY分别为12.5%和10.4%。（3）以制备的CDs作为荧光探针,考察不同金属离子对CDs溶液荧光强度的影响,发现在酸性介质中所制备的CDs对Fe3+具有特异响应。随着Fe3+的浓度增大,CDs溶液荧光强度不断减弱,在10-100μM的范围里表现出良好的线性关系,检出限为0.12μM。EDTA能够与CDs表面结合的Fe3+络合产生更稳定的配合物,因此不断增大EDTA的浓度,该体系的荧光逐渐恢复。在人血清环境中,CDs依然对溶液中的Fe3+有良好的响应,说明基于CDs的荧光探针不受复杂生物环境的影响。在对实际河水样品中的Fe3+进行检测时,该荧光检测系统的回收率为96.47-101.8%,相对标准偏差小于3.6%（n=3）,说明基于CDs的荧光探针能够快速、准确的实现对Fe3+的检测。（4）对以生物质碳源为前驱体制备的CDs的生物相容性和体内毒性进行了评价。体外CCK-8实验表明,骨髓间充质干细胞（BMSCs）的存活率与共孵育CDs的浓度存在依赖关系。在10μg/m L的CDs存在下,孵育3天后能保持77%的存活率,而与高达1000μg/m L的CDs共孵育3天后,BMSCs的存活率下降到15%。活/死细胞染色实验表明低浓度的CDs几乎不影响BMSCs细胞的存活率（10μg/m L的CDs共孵育3天后存活率95%）。F-肌动蛋白染色（F-actin/DAPI）实验发现CDs浓度的变化并未引起肌动蛋白微丝/核结构或细胞骨架组织的改变,表明CDs具有良好的细胞相容性。进一步通过小鼠灌胃CDs实验测试其口服急性毒性,只有高浓度（1000μg/m L）CDs组的小鼠肝脏出现淋巴细胞浸润现象,表明经过14天的灌胃后小鼠的肝脏受到了毒性影响。以上实验结果表明,低剂量的CDs具有较高的生物安全性和生物相容性。作为一种新型碳基纳米材料,CDs可用于进一步的生物医学应用,是一种很有前途的细胞荧光示踪剂和诊疗生物介质。