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碳量子点（Carbon quantum dots,CQDs）作为常见的荧光传感器之一,由于其优异的荧光性能,被广泛应用于生化分析、荧光成像和药物传递等领域。本文选取不同的碳源绿色合成了三种CQDs,分别通过透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope,TEM）、X射线衍射（X-ray Diffraction,XRD）、傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectrometer,FTIR）、X射线光电子能谱仪（X-ray Photoelectron Spectrometer,XPS）、紫外-可见分光光谱（UV-visible spectrophotometer,UV-vis）和荧光光谱对它们的结构和性能进行了表征,并探讨了它们作为荧光传感器在药物分析和细胞成像领域的应用。具体的研究工作如下:1、使用废弃生物质橘子皮为碳源,合成了具有蓝色荧光的碳量子点（OPCQDs）,通过表征发现合成的OP-CQDs粒径约为3.7 nm、具有类石墨烯结构,其表面含有丰富的亲水性官能团,且拥有良好的荧光性能,可以很好地用于药物分析和细胞成像领域。本章中,通过构建的OP-CQDs-FA-Fe3+/Ca2+“开-关”型荧光传感器,分别实现了对药物叶酸（Folic acid,FA）和重要金属离子Fe3+、Ca2+的检测。实验发现OP-CQDs的荧光强度与FA浓度在5-90μmol/L和0.3-2.5 mmol/L范围内均呈线性,回归方程分别为ΔF=0.0045 CFA+5.8505×10-4（R12=0.9987,ΔF=F/F0-1）和ΔF=0.337-0.3481 CFA（R22=0.9994,ΔF=F/F0-1）,计算得到FA的最低检测限（Limit of Detection,LOD）为0.153μmol/L。采用加标法检测叶酸药片中FA的浓度,回收率为95.7%-104.5%,RSD为0.58%-4.19%。除此之外,在不同浓度FA存在的OP-CQDs-FA体系中,其荧光强度分别与Fe3+、Ca2+浓度在5-80μmol/L范围内呈线性。采用加标法检测人血清样品中Fe3+、Ca2+的浓度,回收率分别为100.15%-100.48%和98.05%-98.18%,说明其灵敏度较高。该“开-关”型荧光传感器的建立,为分别实现药物FA和重要金属离子Fe3+、Ca2+的快速、灵敏检测提供了一个新的思路。同时,通过分析高浓度OP-CQDs条件下人肝癌Hep G2细胞的存活率和荧光成像图,表明了OP-CQDs具有低的细胞毒性和良好的生物相容性。2、通过乙醇和丙酮的混合溶液对新鲜榕树叶进行萃取,以所得萃取液为前驱体,合成了具有单激发双发射的荧光碳量子点（BL-CQDs）,通过表征发现合成的BL-CQDs粒径约为1.7 nm,具有类石墨烯结构,表面含有多种亲水性官能团,且拥有良好的荧光性能,并探讨了其在血管紧张素转化酶（Angiotensin-convertion enzyme,ACE）活性的检测、血管紧张素转化酶抑制剂（Angiotensin-convertase inhibition,ACEI）的抑制活性评价和人肝癌Bel-7404细胞荧光成像中的应用。通过研究发现BL-CQDs的荧光强度比值（I676/I460）与ACE活性在0.02-0.8 U/L范围内呈线性,回归方程为ΔF=2.5371CACE-0.0311,LOD为0.016 U/L。该方法成功地用于粗提取猪肺ACE活性与人血清中ACE活性的检测中,为分析复杂样品中ACE活性提供了一个新的方法。同时该传感器还成功地考察了黄花风铃木树叶黄酮提取物与卡托普利药片对ACE活性的抑制效率,应用于ACEI的筛选。通过分析高浓度BL-CQDs条件下Bel-7404细胞的存活率和荧光成像图,表明了BL-CQDs具有低的细胞毒性和良好的生物相容性。3、以邻苯二胺、磷酸为原料,合成了氮、磷共掺杂的红色荧光碳量子点（NP-CQDs）,其粒径约为0.7 nm,表面含有多种亲水性官能团,且具有良好的荧光性能,可以作为亲水性载体很好地用于药物输送和细胞成像领域。通过将生物素（Biotin）和抗肿瘤药物喜树碱（Camptothecin,CPT）以氢键偶联的方式连接到NP-CQDs上,实现了抗肿瘤药物的靶向释放。实验中,测得NPCQDs-biotin-CPT功能复合物的载药效率为61.8%,在微酸性环境下孵育60 h时药物累计释放达到91.39%。同时,Bel-7402细胞毒性结果显示,NP-CQDs、NP-CQDs-biotin对细胞几乎没有毒副作用,而制备的NP-CQDs-biotin-CPT功能复合物在孵育12 h后,肿瘤细胞成活率低于50%,表明该功能复合物可以用于抗肿瘤药物的靶向输送。