生物成像技术是兼具无放射性、高选择性、高灵敏性、无损性和实时性的一种方法,有利于大家更好地了解生物体内的各种生理过程。在生物成像过程中,用于信号传导的光学探针起着重要的作用。目前常见的光学探针,如有机发光体、半导体量子点和荧光蛋白等,在细胞毒性、光稳定性等方面都存在着一定的缺陷。金纳米簇作为一种光稳定性好、生物相容性好、生物毒性低的新型发光体,已经成为一种非常重要的发光材料,在阳离子检测和小分子检测等领域得到了广泛应用。但是,在检测无机阴离子方面,金纳米簇研究还比较少。和传统的荧光材料相比,大多数金纳米簇的量子效率也没有竞争优势。因此,本论文在拓展其应用领域和增强金纳米簇的发光强度两个方面进行了研究。具体研究内容如下:(1)体内F~-的含量和生理健康有很大的关系,适量的氟离子对人体健康是有益的,但是摄入过量的氟会导致多种疾病,甚至会引起死亡。我们合成了一种以巯基十一烷酸为保护配体的金纳米簇,可以实现在水溶液中检测F~-。在一定浓度范围内,随着F~-浓度的变化,体系的光物理性质(如发光强度、发光寿命等)会发生相应的线性改变。进一步地,基于该金纳米簇具有发光寿命长(相比于生物体自发荧光)的特点,我们通过发光成像和发光寿命成像实现了金纳米簇在细胞内对F~-的检测,这为活体中检测F~-提供了依据。(2)贵金属纳米粒子(如金、银纳米粒子等)具有表面等离子体性质,这一现象通常发生在金属纳米结构和周围介电基质的边界附近,会导致一系列光学信号增强的现象。我们以脂质体为载体,通过在脂质体内部包封金纳米簇,外部吸附金纳米粒子,合成了复合材料Au NCs-Au NPs@脂质体。在520 nm光源激发下,利用金纳米粒子的表面等离子体共振效应,通过改变所吸附的金纳米粒子的数量,成功调节了金纳米簇的发光强度,进一步地,将该复合材料应用至溶液成像和细胞成像中。该方法为增强金纳米簇的发光强度提供了一种新的思路。(3)将弱荧光的材料负载在多孔金属有机框架MOFs中可以提高其发光强度。对于金纳米簇而言,MOFs可以限制其构象和外部配体的旋转,从而可提高其发光量子效率。我们选择具有良好热稳定性和化学稳定性的ZIF-8作为MOFs材料,通过浸渍和高温煅烧过程,在ZIF-8的孔道中原位生成Au NCs。通过改变煅烧温度、煅烧时间等实验条件,探究了其对复合材料Au NCs@ZIF-8形貌和发光性质的影响。同时,我们也探究了其原位还原的可能原因,为MOFs结构中原位制备Au NCs,并提高金纳米簇发光量子效率提供了一种新的可能性。