顺磁(自旋)标记荧光探针是由荧光物质和顺磁物质结合在一起的化合物。传统的顺磁标记荧光探针是将具有顺磁性的氮氧自由基共价结合到有机荧光染料上。氮氧自由基对有机荧光物有很好的猝灭作用,而氮氧自由基本身容易被还原,也可捕集碳中心自由基,使其顺磁性消失,不再起猝灭作用,从而可以用荧光信号表征氧化还原状态或检测自由基。近年来,具有独特优点的各种新型荧光物发展很快,包括半导体纳米晶体(量子点),共轭聚合物,金团簇等。科学家不断探索,研究了氮氧自由基与各种新型荧光物的相互作用,取得了很大的进展。　　 本论文致力于开拓新的顺磁标记荧光物领域,开发了二类新型顺磁标记荧光探针,分别是氮氧自由基标记的稀土(镧系)络合物和量子点-Eu3+复合物,并对顺磁性物质(氮氧自由基和Eu3+离子)与荧光物的作用机理做了较深入的研究。　　 本论文分为三章:　　 第一章是相关的研究背景。首先介绍了顺磁标记荧光探针的研究进展,包括传统的顺磁标记有机荧光探针及其在各个领域的应用,以及近年来对氮氧自由基与新型荧光物相互作用的探索。接下来综述了发光稀土络合物的特点和它作为荧光响应型探针的应用,以及基于量子点的“荧光增强”型探针的进展。最后提出了本论文的研究设想。　　 第二章的工作是设计合成了新型的基于稀土络合物的顺磁标记荧光探针。它是由稀土络合物和共价结合的氮氧自由基组成的。其结构上的氮氧自由基对稀土发光有很强的可逆的猝灭作用,而且氮氧自由基本身具有EPR信号,可以作为检测碳中心自由基的双模式探针。这个探针也被用于检测羟基自由基和肌红蛋白自由基。在研究氮氧自由基从分子内水平猝灭稀土发光过程中,我们发现氮氧自由基可以猝灭稀土络合物的多个激发态,导致了它能高效地猝灭稀土络合物发光。本章的工作将有助于提高对氮氧自由基猝灭机理的认识,并且促进这类新型探针的发展。　　 第三章进行了以量子点-Eu3+复合物作为检测NTPs的“荧光增强”型探针的研究。这部分工作是基于Eu3+离子对巯基乙酸包裹的CdTe量子点发光的有效猝灭,而且这种猝灭是可逆的。该复合物的合成方法简单,即在中性水溶液中按一定比例混合TGA-CdTe量子点和Eu3+离子。我们研究了该复合物用于检测核苷三磷酸(NTPs)的可行性,并将它应用于对细胞内NTPs含量的检测。在对传感机理的研究中,我们认为Eu3+离子对CdTe量子点的猝灭机理是光诱导电子转移(PET)。ATP(作为NTPs的代表)加入后,夺走了量子点表面的Eu3+离子,使量子点的荧光回复。