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碳量子点(Carbon dots,CDs)以及石墨烯量子点(Graphene quantum dots,GQDs)作为新型的荧光碳纳米材料,具有光学性质稳定、粒径小、生物相容性好、激发波长可调等优势,这些性质使CDs与GQDs在生物成像与光学传感方面具有广泛应用。论文在前言部分主要对CDs与GQDs的制备方法、性质进行了介绍,深入探讨了CDs以及GQDs在生物方面的应用。通过文献的调研与启发,我们利用这两类材料的特点与优势构建了不同类型的生物传感器,实现了对多种生物分子的分析检测。论文主要研究内容如下:1.基于血红蛋白(Hemoglobin,HGB)猝灭CDs荧光的特性,以CDs为荧光探针构建了检测HGB的高灵敏型生物传感器。在最佳实验条件下,得到HGB的检出限为0.12 nmol/L。此外,通过紫外-可见吸收光谱、红外光谱等表征手段对反应机理进行了初步研究,证明CDs-HGB体系的猝灭类型是静态猝灭。2.构建了以GQDs和纳米金粒子(Gold nanaparticles,AuNPs)为复合荧光探针高灵敏检测L-半胱氨酸(L-Cysteine,L-Cys)的“开-关”型生物传感器。在最佳实验条件下,得到L-Cys的检出限为0.32 nmol/L。此外,对体系的反应机理进行初步研究,发现AuNPs与GQDs之间的FRET效应使AuNPs能够猝灭GQDs的荧光,加入L-Cys之后,AuNPs与L-Cys之间的Au-S键作用阻碍了AuNPs与GQDs之间的FRET效应,使得GQDs的荧光部分恢复。3.基于氨基化石墨烯量子点(Amino-functionalized graphene quantum dots,af-GQDs)制备了超灵敏检测辣根过氧化物酶(Horseradish peroxidase,HRP)的荧光比率型传感器。利用HRP催化氧化邻苯二胺(O-Phenylenediamine,OPD)生成具有荧光性质的产物2,3-氨基吩嗪(2-Amino-3-hydroxyphenazine,DAP),DAP能猝灭af-GQDs的荧光。随着HRP浓度增加,对应于DAP在553 nm处的荧光强度显著增强,而af-GQDs在440 nm的荧光强度不断减弱,在最优实验条件下,得到HRP的检出限为0.21 fmol/L。通过多种光谱方法对该传感器的机理进行了初步研究,发现af-GQDs与DAP之间有强烈的π-π堆积和静电吸附作用,使得DAP猝灭af-GQDs的荧光。此外,对HRP的催化活性进行了研究,发现实验中HRP具有较高的催化活性。4.利用荧光CDs和溴化乙锭(Ethellodium bromide,EB)构建了检测脱氧核糖核酸(DNA)的比率型生物传感器。由于EB和CDs之间电子转移过程,使得EB能够猝灭CDs的荧光。随着DNA的加入,EB和DNA之间的嵌插作用增强了EB位于592 nm处的荧光,而CDs处于424 nm处的荧光强度不变。在最优的实验条件下,得到DNA的检出限为0.47?mol/L,同时通过多种光谱方法对该传感器的选择性、灵敏度以及机理部分进行了初步研究。5.构建了一种基于af-GQDs与G-四链体/氯化血红素DNA酶(G-quadruplex/hemin DNAzyme)荧光比率法超灵敏检测人端粒DNA的传感器。G-四链体/hemin DNA酶能够催化底物OPD生成具有荧光信号的产物DAP,DAP与af-GQDs之间强烈的π-π堆积和静电吸附作用导致DAP能够猝灭af-GQDs的荧光。随着人端粒DNA浓度的增加,DAP在553 nm处的荧光强度显著增加,af-GQDs在440 nm的荧光强度不断减弱。在最优的实验条件下,得到人端粒DNA的检出限为25 fmol/L。通过多种光谱方法对该传感器的选择性、灵敏度以及机理部分进行了初步研究。