荧光相关光谱是一种单分子检测方法。该方法具有灵敏度高、选择性好、样品需求量少、样品处理过程简单、检测迅速等诸多优点,故而在生化分析等领域有着广阔的应用前景。目前,荧光相关光谱技术应用于生命科学和医学等领域面临的挑战主要有两个:一是传统的光学探针的物理化学性质难以满足实验要求。目前常用的光学探针主要是有机荧光染料和量子点,有机荧光染料光漂白严重;而量子点毒性强、生物相容性差。二是商品化仪器价格昂贵,难以普及到一般实验室。针对以上两个问题,本文主要围绕金纳米粒子光学探针的研究,以及荧光相关光谱技术与三维扫描平台联用系统的构建两个方面开展研究工作。论文的内容主要包括以下几个部分:(1)采用集合荧光光谱方法和荧光相关光谱方法从系综水平和单个粒子水平研究了金纳米粒子的荧光特性。研究发现金纳米粒子的荧光具有以下特性:1、在同一激发波长下,不同粒径金纳米粒子的荧光最大发射峰位置基本一致;2、金纳米粒子具有荧光饱和特性;3、较强激发光照射下,金纳米粒子表现出不漂白的特性;4、虽然金纳米粒子的荧光量子产率很低,但是在较强的激发光下,其单个粒子的荧光亮度可以达到很高(高于有机荧光染料);5、金纳米粒子单个粒子的荧光强度与其粒径的三次方呈正比。以上研究结果表明,金纳米粒子很适合用来替代传统荧光探针。(2)利用金纳米粒子与aptamer结合作为探针,基于两种aptamer与凝血酶的三明治夹心反应,通过荧光相关光谱系统检测金纳米粒子的荧光信号,建立了一种检测凝血酶浓度的均相分析新方法。对该方法的实验条件进行了优化,并用优化后的实验条件得到凝血酶检测的工作曲线,其线性范围为:0.5-110nm,检测下限为0.16nm。对正常人血浆样品中的凝血酶原含量进行了检测,并在加标回收实验得到了较好的结果:回收率在92.5%与104.2%之间。该方法具有灵敏度高、样品需求量少、样品处理过程简单、检测时间短等优势。以上研究结果表明,金纳米粒子可以作为荧光探针应用于复杂生物体系的检测。(3)通过将荧光相关光谱系统与金纳米粒子的荧光相结合,利用寡聚核苷酸(oligo)的t-hg2+-t错配,建立了一种检测溶液中汞离子浓度的新方法。对该方法的实验条件进行了一系列优化,并用优化后的实验条件得到汞离子检测的工作曲线,其线性范围为:0.3-100nm,检测下限为0.14nm。采用加标回收法,对水样中的汞离子进行检测:回收率在93.1%与108.6%之间,相对标准偏差(rsd)小于12.2%。利用该方法对化妆品样品中汞的含量进行了检测,其检测结果与icp-oes方法吻合较好。(4)以实验室原有的荧光相关光谱系统为基础,通过与压电陶瓷的三维扫描定位系统联用,成功地构建了荧光相关光谱与三维扫描成像联用系统FCS-CLSM。该系统采用激光激发,以FCS光路构型为基础,将物镜镜头加载于压电陶瓷的三维扫描定位系统上,以单光子计数器为检测元件,通过数字相关卡及相关软件,实现样品的三维共焦扫描成像和三维精确定位的FCS检测分析。对该系统进行了优化和表征,证明该系统具有很高的灵敏度、稳定性和重现性,系统操作简单,成本低廉。该方法是一种可靠的具备时空分辨能力的单分子检测技术。(5)我们合成了Cd SeTeS四元合金量子点,将其与Erbitux单抗连接,与SiHa细胞共孵育后,用FCS-CLSM进行扫描成像和FCS检测。对数据进行拟合分析,得到通过Erbitux单抗连接在SiHa细胞膜上的探针的扩散系数在0.012μm2/s与0.097μm2/s之间。