近年来,免标记的局域表面等离子共振（LSPR）技术受到了广泛关注,并应用于催化、光热治疗和生物传感等多个领域。金、银和铜等纳米粒子是理想的等离子材料,LSPR的信号与纳米粒子的形貌、尺寸、材料组成及周围介电环境等因素密切相关。基于暗场显微镜构建的LSPR成像技术可以观察到单个纳米粒子的等离子散射光信号,为原位研究生物过程和局部化学反应提供了高时空分辨的方法。然而,单个纳米颗粒微小的散射光谱位移限制了其在生物传感中的应用。因此,通过设计具有不同形状（纳米花、纳米棒、纳米立方体、核-卫星纳米结构等）的纳米复合结构来增强等离子探针的散射光谱位移、放大LSPR信号,能够极大地提高生物分子检测的灵敏度和信噪比,为长时间且实时的单细胞水平研究及其相应传感器的构建提供策略和技术。论文利用LSPR技术构建了对单细胞内肿瘤生物标志物进行单颗粒水平的原位检测和细胞成像分析方法,分别用于原位检测细胞内端粒酶和碱性磷酸酶活性研究,并通过多模态探针的设计,同时检测细胞内活性氧组份（ROS）和caspase-3酶活性。具体内容如下:（1）设计了一种核-卫星结构纳米复合探针(Au₅₀@Au₁₃),结合LSPR技术,实现细胞内端粒酶活性的原位检测与成像分析。该探针以50 nm的金纳米粒子为核,13 nm的金纳米粒子为卫星,通过修饰在两种不同粒径的金纳米粒子表面的单链DNA与含端粒酶引物（TS）的带切口发卡结构DNA（O1）的互补杂交,形成核-卫星纳米结构,制得Au₅₀@Au₁₃复合探针。同时,由于形成了Au₅₀@Au₁₃核-卫星结构,使得绿色的Au₅₀散射光变为橙色,并伴随LSPR散射光谱峰的显著红移。当存在端粒酶时,O1的3’端端粒重复序列（TTAGGG）n扩增并和其5’端序列互补杂交,O1的扩增导致其折叠形成了刚性的发卡结构,导致O1和卫星金纳米粒子从核纳米粒子上剥离,Au₅₀@Au₁₃探针发生去组装,减少了等粒子耦合作用。随着端粒酶含量和活性的增加,探针LSPR散射图谱发生显著的位移并伴随着散射光由橙色向绿色的转变。核-卫星结构探针的设计极大的提高了单粒子检测的灵敏度,检出限低至1.3×10^-13 IU,且可用于单细胞内端粒酶活性的原位成像分析,区分正常细胞和癌细胞,以及监测药物诱导的细胞内端粒酶活性变化。（2）利用金纳米花探针建立了一种细胞碱性磷酸酶活性原位检测的LSPR成像技术。氯金酸可诱导聚多巴胺包覆的纳米金球的氧化刻蚀,导致表面聚合物层损坏并引发金纳米花瓣在金球上的原位生长,制得金纳米花探针。所得到的纳米花探针相比于纳米金球具有更强的LSPR性能和更明显的散射光颜色变化。碱性磷酸酶可催化抗坏血酸磷酸酯镁盐水解为具有强还原性质的抗坏血酸,使得银离子在纳米花表面沉积并改变金纳米花的形貌,产生显著的LSPR响应和散射光颜色变化。基于金纳米花表面银层的包覆和碱性磷酸酶活性的相关性,碱性磷酸酶活性可以被原位检测,检出限低至0.03μU L^-1。同时,该方法被用于检测单个HepG2细胞和HEK 293细胞的碱性磷酸酶活性,研究表明HEK293细胞的碱性磷酸酶微量表达,而HepG2细胞的碱性磷酸酶过表达。HepG2细胞经相关药物处理后,随着时间和剂量的增加,细胞碱性磷酸酶活性显著降低。因此,该方法可用于检测细胞碱性磷酸酶活性,在碱性磷酸酶相关药物的筛选上有良好的应用前景。（3）设计了一种诊疗一体化多功能纳米复合探针,用于癌细胞成像分析与治疗。该复合探针以纳米银（AgNPs）和血卟啉单甲醚（HMME）为凋亡诱导剂,金纳米花（AuNFs）为纳米载体和LSPR标记物,将HMME和AgNPs组装在AuNF的表面构建Au-Ag探针。在638 nm激光照射下,由光敏剂HMME产生的ROS诱导癌细胞发生凋亡,而正常细胞存活。同时,探针上银离子的释放导致显著的LSPR响应和散射光颜色变化,与ROS活性线性相关。此外,在肿瘤细胞凋亡中产生的caspase-3可以破坏DEVD多肽并导致HMME与AuNFs分离,引起显著的荧光恢复,这与caspase-3活性线性相关。因此,该方案可用来区分癌细胞与正常细胞,光动力疗法和化疗协同杀死癌细胞,以及实时监测和细胞成像研究药物治疗前后细胞ROS和caspase-3的变化。