由于其独特的光学与化学性能,量子点在生物分析中已有广泛的应用,但量子点的性能仍然有待提升。其中,巯基配体的优化是一种提高量子点稳定性的简单有效方法。此外,量子点的生物功能化修饰是其在生物分析应用中的一个重要环节。研究者们建立了一系列量子点生物功能化修饰的方法,但这些方法仍存在一些问题,如:修饰过程易造成稳定性与发光效率降低、量子点的精准生物功能化等。此外,基于量子点的生物功能化在生物标记与成像中的应用仍有待于进一步探究。本论文采用双巯基配体作为稳定剂、硫源或还原剂制备了两种新型量子点,提高了量子点的光学与化学稳定性。然后,采用DNA两端双修饰方法,分别构建了Rox-DNA功能化CdZnTeS QDs、DBCO/N₃-DNA功能化CdTe:Zn²⁺QDs与BHQ1-DNA功能化CdTe:Zn²⁺QDs等探针。随后,我们分别将Rox-DNA功能化CdZnTeS QDs用于构建比率荧光探针并应用于生物酶分析;将DBCO/N₃-DNA功能化CdTe:Zn²⁺QDs用于蛋白酶与癌细胞的量子点标记;将BHQ1-DNA功能化CdTe:Zn²⁺QDs用于单个病毒RNA的成像与标记。主要研究内容如下:（1）引入双巯基化合物作配体,同时利用巯基化合物高温释放S^2-,合成了多种配体修饰的CdTe/CdS QDs。比较了核型量子点及不同配体修饰的核壳结构量子点的pH、化学及光学稳定性。研究发现2,3-二巯基丙磺酸修饰的CdTe/CdS QDs的稳定性最好,且量子点产率高（最高可达80%）。由于CdTe/CdS QDs在紫外区具有强吸收,结合碱性磷酸酶催化反应及对硝基苯酚对量子点的内滤效应,实现了碱性磷酸酶的高灵敏检测。然后,利用2,3-二巯基丁二酸的强还原性,同时将其作为硫源与稳定剂合成了CdZnTeS QDs,并比较了CdTe:Zn²⁺QDs与CdZnTeS QDs的pH、光学、化学稳定性及细胞毒性。研究发现,CdZnTeS QDs具有更好的稳定性及更低的细胞毒性。利用CdZnTeS QDs表面的巯基及羧基与Cu²⁺的强络合作用,实现了Cu²⁺与半乳糖氧化酶的快速、高灵敏检测。（2）结合上一章合成的CdZnTeS QDs,设计了一种两端分别修饰硫代磷酸酯和罗丹明的DNA分子,将其在合成量子点的过程中引入,一步法合成了一端为量子点另一端为罗丹明的比率荧光探针。这种比率荧光探针的制备方法无需任何偶联试剂,解决了偶联过程中造成的量子点发光效率与稳定性降低的问题。利用过氧化氢氧化量子点表面的巯基与Te^2-而使其荧光猝灭,实现了过氧化氢与葡萄糖的高灵敏检测。该探针还可以用于过氧化氢和葡萄糖的可视化检测,可实现裸眼区分糖尿病患者与正常人。此外,该探针可用于准确测定病人的血糖含量,与商业化葡萄糖计测定结果相差无几,拓宽了量子点在临床检测中的应用。同样利用过氧化氢氧化量子点的原理,实现了膀胱癌患者尿液中端粒酶含量的准确测定,为癌症早期诊断提供了新方法。利用光诱导电子转移原理,实现了多巴胺及酪氨酸酶的检测。利用鱼精蛋白造成量子点聚集猝灭的原理,实现了鱼精蛋白及胰蛋白酶的检测。（3）在前一章工作的基础上,我们设计了一种两端分别修饰有硫代磷酸酯与叠氮或炔烃的DNA分子,将其在合成量子点的过程中引入,一步法合成了一端为量子点一端为叠氮或炔烃的量子点标记探针。这种方法实现了快速将点击反应试剂修饰到量子点表面,避免了共价偶联过程中量子点发光效率与稳定性降低的问题,为量子点的生物标记提供了新的技术方法。用偶联剂将炔烃基团修饰到葡萄糖氧化酶表面,并与叠氮修饰的量子点反应,实现了葡萄糖氧化酶与量子点的快速标记。葡萄糖氧化酶-量子点复合物可用于葡萄糖的高灵敏检测,且可用于血清中葡萄糖含量的准确测定。研究发现葡萄糖氧化酶修饰到量子点表面具有更高的酶活性,量子点表面修饰有葡萄糖氧化酶后具有更好的化学稳定性。然后,在培养液中加入叠氮修饰的糖基化合物,将炔基修饰的量子点用于了癌细胞的快速标记,实现了癌细胞的量子点标记,该方法标记效率高、无需化学修饰且标记试剂光学性能优异。（4）在第三章与第四章工作的基础上,我们构建了一种新型量子点信标探针,且可通过改变硫代磷酸酯及修饰个数实现对量子点表面的DNA数量的调控。设计一种两端分别修饰硫代磷酸酯和荧光猝灭剂的发卡DNA,将其在合成量子点的过程中引入,通过一步法即可合成一端为量子点一端为荧光猝灭基的量子点信标探针。研究发现,量子点表面仅含有一条DNA的量子点信标可用于活细胞内HIV-1病毒RNA的成像分析,且可实现对U1细胞内单条病毒RNA的检测。量子点信标探针标记的HIV-1病毒RNA可组装在子代病毒颗粒中,子代病毒颗粒可用于单颗粒病毒的脱壳过程的动态示踪。本研究工作可实现对病毒RNA的高灵敏度成像分析与标记,这对于活细胞中单个RNA的成像分析具有重要意义。