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金纳米粒子（AuNPs）具有表面易修饰性、稳定性及良好的生物相容性,在药物运输与疾病诊疗等生物医药领域受到极大的关注。发光AuNPs应用于生物成像避免了荧光标记等烦琐操作,具有无损、实时、高分辨等优势,在生物标记、生物分析、传感检测与生物成像等领域具有广泛的应用价值。超小AuNPs（<3.0 nm）具有发光性质不受尺寸效应影响的特性,对其光学的调控更多依赖于AuNPs的表面化学性质。表面配体不仅能影响AuNPs的光学性质,同时还是构成AuNPs金核与外界环境的屏障。然而目前对于表面配体在超小AuNPs的光学调控与生物效应影响方面的研究非常有限。因此,我们通过对超小AuNPs的表面化学性质进行系统调控,研究了表面功能化AuNPs与外源性生物分子的相互作用及其产生的光学响应,通过实验与理论计算相结合的方式探究了AuNPs荧光响应机理,同时进一步将表面功能化的AuNPs应用于活体肿瘤的靶向与成像研究,取得如下研究成果:通过对超小AuNPs表面进行不同亲电性设计,我们发现在于外源性富电子胺分子化合物作用过程中,表面化学起着至关重要的作用。配体的亲电性决定了AuNPs与胺分子的吸附距离,从而产生不同程度的光学响应。AuNPs表面的强亲电性配体相当于“锚”,将胺分子拉到AuNPs表面,使得空间位阻小、电子密度高的胺分子能穿透AuNPs表面配体屏障,从而靠近金核发生电子转移,产生新的高能发射峰,由原来的810 nm单发射变为同时具有600 nm和810 nm的双发射。在这一刺激响应型光学变化中,表面配体的亲电性与AuNPs对胺分子响应灵敏度呈正相关,分子动力学模拟结果与实验观察结果相符合。由上述氨基引起的AuNPs由810 nm单发射荧光峰形成同时具有600 nm和810 nm双发射荧光峰,其双发射的比率值I600 nm/I810 nm与胺的浓度有关,因而可以用来构建刺激响应型生物胺分子探针,实时监测早期鱼类变质过程。通过对AuNPs的优化设计,实现了对玻璃猫鱼与三文鱼的早期腐烂过程产生生物胺的实时成像与传感。这种由外源性物质引起的荧光响应机制为进一步的定量生物分析、生物成像及传感提供了一种新方法。通过对不同尺寸的AuNPs进行相同的表面修饰,研究了不同尺寸带负电荷的AuNPs在活体内的生物效应。我们发现,大尺寸负电荷修饰AuNPs被巨噬细胞吞噬,从而进入网状内皮系统（RES）,失去活体肿瘤靶向功能;而超小AuNPs依然具有被动肿瘤靶向功能,且在血液中循环时间长,具有较高的肿瘤靶向效率和较长的肿瘤靶向时间。通过对超小AuNPs表面进行磺酸基修饰,使其具有强的负电荷,与细胞膜相互排斥,从而不被巨噬细胞内吞,在小鼠肝脏、脾脏部位积累较少,可以通过肝脏和肾脏排出体外。