量子点(QDs),即半导体纳米晶,具有独特的光学性质,在生物光子学和纳米诊疗方面得到广泛地应用。不含重金属元素的量子点,由于其对生物体以及环境的损害极小,所以在生物方面的应用更加广泛。其中,通过增加外壳来改善量子点的光学性质的核壳量子点成为了近几年研究的新型材料。随着分析化学的发展,荧光分析法由于反应迅速,操作简单和灵敏度高等优势逐渐用于化学分析中。此外,与传统的分析方法进行比较,细胞荧光成像实现了细胞内源性物质的实时监测以及生物体的临床检测。因此,本论文是基于核壳型无毒量子点构建的荧光生物传感器用于离子以及生物分子的检测,并且利用荧光成像进行细胞内源性物质的检测,开展了以下三方面的工作:1.我们成功地合成了氨基酸即半胱氨酸Cysteine(Cys)和苏氨酸Threonine(Thr)修饰的近红外区的水溶性的CuInS2/ZnS(CIS/ZnS)核壳量子点,并且构建了用于检测Cd2+的荧光生物传感器。首先,Cys和Thr两种氨基酸起到了协同的作用,用于改善了量子点的光学性质,即光致发光photoluminescence(PL)增大,PL平均寿命增长以及稳定性提高等。其次,我们探究了氨基酸的修饰位置对量子点PL性能的影响。氨基酸修饰在壳中决定了 PL强度,而氨基酸修饰在核中,PL增大的相对值较小,且伴随着PL波长的红移。最后,量子点在水相中以氨基酸作为修饰剂合成,极大地提高了量子点的生物相容性。基于阳离子交换机理,我们实现了对Cd2+的检测。在最佳的实验条件下,该传感器对Cd2+的浓度范围为10 nM-20μM有线性响应,检测限为7.8 nM。在其他离子共存的情况下,该传感器可以实现对Cd2+的高选择性检测,尤其是与Cd2+具有相似配位作用的Zn2+的干扰。此外,Cys和Thr修饰的CIS/ZnS量子点可以进行多色成像,避免了由生物体自发光引起的错误成像,同时实现了 Cd2+的细胞荧光成像分析。2.基于CIS/ZnS/Zn(OH)2核壳壳量子点构建的荧光生物传感器用于过氧化氢(H2O2)的超灵敏检测。首先,在CIS/ZnS量子点基础上,增加一层ZnS外壳,形成了 CIS/ZnS/ZnS量子点。不仅减小了材料的表面缺陷,而且改善了材料的光学性能,使得PL增大、平均寿命增长和稳定性增强。其次,通过对CIS/ZnS/ZnS量子点的自钝化处理形成了 CIS/ZnS/Zn(OH)2量子点,进一步改善了材料的光学性能,使得PL、平均寿命以及稳定性再次增大。同时,与未改性的CIS/ZnS/ZnS量子点相比较,CIS/ZnS/Zn(OH)2量子点构建的荧光生物传感器实现了对H2O2的宽范围以及超灵敏检测。CIS/ZnS/ZnS量子点对H2O2的浓度响应范围是1 μM-1 mM,而CIS/ZnS/Zn(OH)2量子点对H2O2的浓度响应范围是1 nM-1 mM,检测限是0.46 nM。同时,我们利用细胞荧光成像实现了对细胞内源性H2O2的检测,有利于对细胞内H2O2的浓度变化进行实时监测。3.基于修饰Cys和Thr的CIS/ZnS/ZnS量子点与金纳米颗粒结合形成的复合物构建的荧光生物传感器用于GSH的检测。在CIS/ZnS量子点的基础上,通过增加一层外壳,不可避免的是发射峰蓝移,这样不利于细胞荧光成像应用。基于此,我们通过两种方式实现了材料发射峰的红移,从而减小了荧光成像对生物体的损伤。首先,在CIS/ZnS/ZnS量子点中修饰氨基酸,即Cys和Thr,使得材料发生第一步红移,而且改善了材料的光学性能,PL平均寿命增大。其次,基于电子转移原理,Cys和Thr修饰的CIS/ZnS/ZnS量子点与金纳米颗粒结合形成的复合物使得PL波长发生进一步红移。最后,利用复合物构建的荧光生物传感器实现了对GSH的检测。该传感器对GSH的浓度响应范围是10 nM-1 mM,检测限为4.3 nM。该传感器的构建过程简单,缩短了传感器的制备时间,并且实现了对GSH的宽范围,高灵敏检测,并且实现了细胞内GSH的检测,因此该传感器具有广阔的应用前景。