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FRET技术是一种均相分析检测技术,由于具有灵敏度高、选择型好、操作简单方便等优点,因而被广泛的用于生物医学领域。尽管FRET技术取得了很大的成功,但是传统的FRET技术仍然存在一定的缺陷,尤其将其用于复杂基质中目标物的分析检测时。传统的FRET方法多采用下转换荧光基团如有机分子、QDs等作为能量供体,而有机染料和QDs等通常是以紫外或者可见光作为激发光源。在紫外或者可见光照射下,不可避免的会产生生物样品的内源荧光和散射光的干扰、能量供体的共激发等问题,限制了FRET的应用,尤其是在复杂基质中的应用。UCNPs是一类新型的稀土离子掺杂的无机发光纳米材料,它可以吸收红外光发出可见光。由于其近红外光激发的性质,可以有效的避免背景荧光和散射光的干扰,同时也可以避免能量受体的直接激发。除此之外,UCNPs还具有光学和化学稳定性好、发射峰尖锐、抗光漂白等优点。因此,UCNPs是一类很有发展潜力的能量供体。以UCNPs作为能量供体的UC-FRET技术已经被广泛的用于生物分析领域。然而在UC-FRET技术中,由于UCNPs本身固有的性质,以有机染料作为能量受体的能量转移效率通常较低(<50%),导致检测灵敏度的降低。因此,为了提高UC-FRET的能量转移效率从而进一步提高检测的灵敏度,寻找新的材料作为能量受体,构建合适的模型对于拓展UC-FRET技术的生物分析应用具有重要意义。鉴于此,本论文以解决UCNPs为能量供体的UC-FRET的能量转移效率低的问题为出发点,提出了一系列材料做为UC-FRET的能量受体,在此基础上通过模型的合理设计构建了新的UC-FRET方法,并将其用于复杂基质样品中目标物的检测。主要研究内容如下：1.以有机分子TAMRA作为UC-FRET的能量受体,将分子信标模型引入到UC-FRET技术中,构建了UCNPs-TAMRA传感器用于DNA的识别和凝血酶的检测。在分子信标的3’端修饰TAMRA,合成了PEI修饰的UCNPs,通过共价偶联将分子信标连接到UCNPs的表面。分子信标在关环状态下时,能量供受体靠近,UCNPs的荧光被TAMRA猝灭,加入目标物后,分子信标的环状部分打开,供受体的距离增大,UCNPs的荧光恢复,根据荧光信号的变化实现对DNA的识别和对凝血酶的定量检测。为了考察UCNPs-TAMRA传感器在复杂基质中应用的可行性,将构建的凝血酶传感器用于血清中凝血酶的检测,得到了与缓冲溶液中相当的分析性能。由于分子信标的特殊结构,即能量供受体的距离近,UCNPs-TAMRA的能量转移效率明显高于文献报道的有机分子作为能量受体的UC-FRET体系,提高了检测灵敏度。可通过更换分子信标环状部分的碱基序列来构建其他的生物分子传感器用于目标物的高灵敏检测。2.提出了以二维纳米材料MnO2纳米片作为无需标记的能量受体的UC-FRET新方法,在此基础上构建了OTA和Cat D的UCNPs-MnO2传感器。首先基于适配体与目标物特异性结合的原理构建了赭曲霉毒素OTA的传感器。将OTA的适配体偶联在UCNPs的表面,由于Mn02纳米片具有较大的表面积,OTA适配体可通过范德华力作用组装在Mn02纳米片的表面,UCNPs的荧光被猝灭,加入目标物OTA后,OTA的适配体与OTA特异性的结合,UCNPs远离Mn02纳米片,荧光恢复,据此可定量检测OTA。随后基于酶切割特异性底物的原理构建了Cat D传感器,将具有特殊序列的多肽链偶联到UCNPs的表面,同单链核酸一样,多肽可通过范德华力自组装在MnO2纳米片的表面从而猝灭UCNPs的荧光,Cat D特异性的切割多肽链,UCNPs与MnO2纳米片的距离增大,荧光恢复。将构建的OTA传感器用于复杂基质红酒和血清中OTA的检测,均取得了令人满意的结果,有望用于实际样品的检测。3.构建了二维过渡金属硫化物MoS2纳米片作为能量受体的UC-FRET方法,并构建了肿瘤标志物VEGF165的UCNPs-MoS2传感器。将VEGF165适配体通过共价偶联修饰在UCNPs的表面,利用VEGF165适配体与其目标物VEGF165结合前后,其与MoS2纳米片之间范德华力作用的不同来调节UCNPs与MoS2纳米片之间的距离,从而调控UCNPs的荧光强度,荧光强度的变化与VEGF165的浓度呈线性关系,从而达到对VEGF165进行定量检测的目的。MoS2纳米片作为能量受体具有无需标记、水溶性好、猝灭能力强的优点,结合UCNPs近红外激发的性质,所构建的传感器可以直接用于血清中VEGF165的均相测定,对于肿瘤的临床诊断和相关的生物学研究具有重要的价值。4.发展了二维过渡金属硫化物WS2纳米片作为免标记能量受体的UC-FRET新方法,构建了肿瘤标志物CEA的UCNPs-WS2传感器。合成了PAA修饰的UCNPs,与氨基修饰的CEA的适配体偶联,CEA适配体通过范德华力作用吸附在WS2纳米片表面,拉近了UCNPs与WS2纳米片的距离,UCNPs的荧光被猝灭,CEA适配体与目标物CEA结合后其构象发生变化,与WS2纳米片的范德华力作用减弱,UCNPs从WS2纳米片表面解吸附而脱落下来,荧光恢复。根据荧光恢复的程度对CEA进行定量测定,成功实现了缓冲溶液和复杂基质血清中CEA的检测。该方法的灵敏度高,特异性好。可通过合理的设计将基于WS2纳米片的UC-FRET方法拓展至其他生物分子的分析检测。