贵金属纳米粒子结合了贵金属和纳米材料的优点,具有独特的光学、电学和催化性能,被广泛应用于电化学传感器、生物成像、光学传感器和催化剂等领域。大量研究表明,电化学性能高度依赖于贵金属纳米粒子的形貌和晶体尺寸。因此,近年来,开发了许多用于可控制备多形貌和不同尺寸贵金属纳米晶体的方法。然而,现有技术合成的贵金属纳米粒子的功能性和催化活性仍显不足,限制了其在某些领域的广泛应用。本课题通过对石墨烯量子点进行设计而制备得到多种功能化石墨烯量子点,利用功能石墨烯量子点作为还原剂和稳定剂诱导合成不同尺寸、形貌和特定功能的贵金属纳米材料。石墨烯量子点和贵金属的紧密结合,使复合材料的电催化活性显著提升,并以此构建了电化学生物传感平台。以柠檬酸为碳源和谷氨酸为功能试剂通过一步热解法制得石墨烯量子点(GLu-GQD),利用GLu-GQD作为还原剂和稳定剂与沸腾的氯金酸溶液在一步反应下形成金/石墨烯量子点杂化物(Au/GQD)。将杂化物与发夹DNA探针1(H1)和硫堇(Thi)结合,H1-Au/GQD-Thi复合物充当氧化还原探针构建电化学适体传感器用于检测VEGF165。一个VEGF165分子可以通过特异性的适体-靶标识别并结合两个DNA亲和探针以产生分子机器进行信号放大。同时Au/GQD的氧化还原探针可原位催化Thi的氧化还原活性,并进一步增强检测信号。基于分子机器和Au/GQD的双重扩增策略,适体传感器对VEGF165的检测表现出超高灵敏度和选择性。相对于Ag/AgCl的-0.18V电势下,方波伏安信号在1.0×10-15-1.2×10-10 mol·L-1 VEGF165浓度范围内线性增加,检出限为3.0×10-16 mol·L-1(S/N=3)。如果可获得相应的高亲和力适体,则该方法可以应用于其他靶蛋白的检测。在单宁酸存在下,利用谷氨酸功能化石墨烯量子点(Glu-GQD)诱导合成了一种特殊形貌和功能的Glu-GQD/Au复合材料。将所得的Glu-GQD/Au与啶虫脒的适体(Apt)共价连接,获得自催化型的氧化还原探针。研究结果表明,Glu-GQD/Au具有类似纳米星的结构,平均粒径为102.5 nm,由几个纳米级的金纳米晶体组成,具有尖锐的棱角。独特的结构赋予金纳米星良好的电催化活性,与Glu-GQD结合进一步改善了其催化能力。在氧化还原探针中,Glu-GQD由于其高电活性,因此可以在电极表面进行可逆的氧化还原反应,金纳米星原位催化Glu-GQD的氧化还原反应,并改善其电化学行为。此外,适体可以特异性地与啶虫脒结合。因此,构建了基于Glu-GQD/Au-Apt/石墨烯气凝胶的电化学适体传感器,对啶虫脒的检测具有超高的灵敏度和选择性。差分脉冲伏安信号随啶虫脒浓度的升高而线性降低,线性范围为1.0×10-15-1×10-10 mol·L-1,检测极限为3.7×10-16 mol·L-1(S/N=3)。适体传感器已成功应用于蔬菜中啶虫脒的电化学检测。通过热解柠檬酸、谷氨酸和叶酸的混合物来制备FA/Glu-GQD。然后,将其作为还原剂和稳定剂诱导合成叶酸和谷氨酸功能化石墨烯量子点-钯@金(FA/Glu-GQD-Pd@Au)的杂合物。所得的杂合物用作构建HepG2电化学传感平台的氧化还原探针。研究结果表明,FA/Glu-GQD-Pd@Au具有核壳纳米结构。钯纳米立方体为核,金纳米晶体为壳。Pd@Au具有独特的结构以及与FA/Glu-GQD的结合,因此具有很高的电催化活性。FA/Glu-GQD可以特异性靶向识别HepG2,并与之紧密结合。FA/Glu-GQD结合HepG2之后在电极表面发生可逆的氧化还原反应,并产生电化学信号。Pd@Au原位催化FA/Glu-GQD的氧化还原并实现显著的信号放大。基于FA/Glu-GQD-Pd@Au的传感器对HepG2的检测展现出超高的灵敏度。随着HepG2在3-1×105 cells·mL-1范围内的增加,差分脉冲伏安峰电流线性降低,检出限为2.0 cells·mL-1(S/N=3)。所提出的分析方法已成功地用于人体血液中循环癌细胞的检测。