荧光探针具有灵敏度高、选择性好、简单易行、成本低等优势，被广泛的用于生物医学研究。量子点(QDs)具有众多独特的光物理特性，如宽谱带吸收、窄谱带发射、发射峰连续可调，以及优良的抗光漂白性。因此，量子点荧光探针的设计及其在生物医学领域中的应用成为近年来研究的热点。金属离子特别是过渡金属离子与生态环境和人体健康密切相关;研究DNA与分子间的相互作用对高效诊疗试剂的设计具有重要意义。本论文研究了基于静电自组装的量子点荧光探针设计方法，设计了3种不同的量子点荧光探针，分别用于锌离子(Zn2+)、双链DNA(dsDNA)和四链体DNA（G4-DNA）的检测。论文主要研究内容如下:　　1.首次基于QDs和共振能量转移(FRET)原理建立了一种新颖的比率荧光检测方法，实现了对Zn2+的选择性检测。带正电荷的包覆DNA的绿色和黄色QDs(QD@DNA)作为FRET供体;带负电荷的4，4，4，4-（卟吩-5，10，15，20-四基）四（苯磺酸）(TSPP)，作为Zn2+的识别分子和FRET受体。TSPP通过静电作用吸附在QD@DNA表面，DNA用于增加TSPP与QDs的距离，从而抑制QDs与TSPP之间的光致空穴转移(PHT)过程。TSPP络合Zn2+后的吸收和荧光光谱发生改变，导致QDs与TSPP的FRET效率降低/增加，相应地，QDs的荧光恢复/猝灭。利用探针中绿色QDs与TSPP的比率荧光变化实现了Zn2+的检测，检测限为100 nM，而且极大地提高了Zn2+的可视化检测效果。此外，利用探针中绿色和黄色QDs的比率荧光，Zn2+检测中的假阳性率被有效地降低。　　2.利用5，10，15，20-四（1-甲基-4-吡啶基）卟啉(TMPyP)和CdTe QDs间的静电作用构建了一种新型的高灵敏检测DNA的荧光探针。QD/TMPyP探针以荧光信号“Off-On”的模式实现检测:从QDs向TMPyP的光致电子转移(PIET)过程导致QDs荧光被有效地猝灭;存在DNA时，TMPyP倾向于和DNA结合使其从QDs表面脱附，打断PIET过程，导致QDs荧光恢复。所设计的探针对dsDNA的检测限为0.16nM。更重要的是，QD/TMPyP探针表现出DNA序列相关的灵敏度，能够用于区分TMPyP和DNA间的结合方式。得到的TMPyP与poly(dA)·poly(dT)的结合常数比自然DNA和poly(dG)·poly(dC)几乎大一个数量级。而且，利用此探针证实了DNA-TMPyP间的作用具有胸腺嘧啶优先性。我们同时证明了QD/TMPyP探针可以有效地用于活细胞内细胞核成像，表明所设计的量子点荧光探针具有良好的生物相容性，可用于生物医学的研究。　　3.利用锌酞菁(ZnPc)和CdTe QDs间的静电作用构建了一种新型的四通道、可视化、高灵敏和特异性检测G4-DNA的荧光探针。从QDs向ZnPc的FRET过程导致QDs荧光被有效地猝灭;ZnPc倾向于和G4-DNA结合使其从QDs表面脱附;形成的ZnPc/G4-DNA复合物荧光显著增强、荧光寿命增加、UV/vis吸收光谱发生特异性变化，作为三个通道检测G4-DNA; ZnPc的脱附打断FRET过程，导致QDs荧光恢复，作为第四检测通道。利用包硅量子点构建的三色显示的比率荧光探针进一步提高了G4-DNA检测的可视化效果和抗环境干扰能力。通过量子点的比率荧光变化，实现了G4-DNA的检测限为2.6nM。更重要的是，所设计的量子点荧光探针还可用于区分钾离子和钠离子，以及ZnPc和G4-DNA间相互作用的研究。