小分子可以自组装成独特结构的纳米材料,在金属离子检测、载药传递、信号传导等领域得到了广泛的应用。氨基酸是生命体为保持生理活动选择的基本化合物之一,因此以氨基酸为原料合成的纳米材料具备低毒、高生物相容性等天然优势,在纳米生物医学领域是重要的研究方向,其中基于纳米材料自体荧光作为荧光指示剂在物质分析领域具有广阔的发展前景。如今荧光指示剂的选择已经不局限于荧光化学染料,选择氨基酸为生色团制备荧光染料也逐渐的兴起。荧光肽的生色团大多含有芳香氨基酸,其中酪氨酸因其独特的物理化学性质（如光学、氧化还原、金属螯合）已成为研究的热点。但鲜有从事单个酪氨酸分子自组装与聚合相关的研究。因此,在前期研究含有酪氨酸的多肽基础上,本论文主要以酪氨酸为研究对象,试验由三个部分组成。首先,采用一锅法制备氧化聚合的具有荧光性质的酪氨酸纳米颗粒,然后基于其荧光特性设计传感器,从而建立检测铜离子的方法,并且评价了氧化聚合酪氨酸纳米颗粒的生物毒性。其次,采用密度泛函理论结合CAM-B3LYP方法与合适的基组对简化的分子结构进行了量子化学计算,以考察分子的电子转移,达到了解氧化聚合酪氨酸的光致荧光和铜离子猝灭其荧光能力机制的目的。最后,借助分子动力学模拟的方法,考察了铜离子对氧化聚合酪氨酸的非共价键相互作用,明确铜离子和氧化聚合酪氨酸的作用范围。主要研究结果如下:（1）酪氨酸的残基可以在碱性条件下氧化成苯醌基,然后进行聚合,进一步自组装成约5 nm大小的纳米颗粒。在365 nm的紫外灯下,这种纳米颗粒有463 nm的光致荧光,对铜离子表现出专一性,并且这种纳米颗粒能与A549细胞共培养,表现出低毒性和极好的生物相容性;（2）本文开发了一种用于检测铜离子的快速、灵敏的纳米传感器。铜离子浓度在40μM～1 m M范围内,铜离子的标准曲线y=-2.1×10~5x+8.7×10~5,R~2=0.9916,检出限为37.26μM。经过热力学计算,两者能自发地结合并猝灭荧光,猝灭类型为静态猝灭;（3）量子化学计算结果表明:氧化聚合酪氨酸纳米颗粒能产生荧光。对分子的电子激发分析表明:电子在激发时,邻苯醌上两个氧原子的孤对电子跃迁到苯环的π*轨道上面,并且属于n-＞π*特征的局域激发。在有铜离子参加时,电子受激发跃迁到铜离子的轨道上面,改变了电子的密度分布,使荧光猝灭;（4）分子动力学模拟结果分析表明:在范德华力的相互作用下,每个铜离子最多能与两个简化模型中的氧化酪氨酸单体结合。