纳米荧光探针作为一种新型的探针,它所特有的量子尺寸效应和小尺寸效应使之呈现出许多与同质单个分子或大块物体不同的光学性质,因此,纳米材料作为荧光探针用于分析化学的研究逐渐引起了人们的广泛关注。目前研究最多的是半导体纳米微粒,也称其为量子点。当这些半导体量子点的直径小于其激子玻尔直径(一般小于10 nm)时,就会表现出特殊的物理和化学性质,这种特殊结构导致它具有量子尺寸效应、介电限域效应、表面效应、宏观量子隧道效应等特性,并由此派生出半导体量子点独特的发光特性,它们在生物荧光分析中的应用已经成为一个广泛的研究热点。与传统的有机荧光染料相比,半导体量子点具有宽的激发波长范围及窄的发射波长范围,发射峰窄而对称,发射波长可通过控制它的大小和组成来调谐,荧光强度及稳定性是普通荧光染料的100倍左右,几乎没有光漂白现象,荧光寿命长,生物相容性好等优点,可以作为荧光探针或传感器对生物样品和细胞进行成功染色。近几十年来,科学家已经认识到将生物机制与生物分子相互融合构建人工生物机器的强大作用。随着近年来在纳米技术方面所取得的研究进展,纳米材料可以被设计作为高灵敏度的化学或生物传感器。纳米传感器固定有生物识别的探针会对某一特定的被分析物质产生响应,从而形成了纳米生物传感器。它通常包括一个具有生物识别作用的部分或者是由生物识别单元共价连接在信号传导器上而形成,特定的分析物质与生物受体之间的相互作用被设计能够产生对纳米生物传感器的物理化学性质的扰乱,进而转换成一种可以测量的响应如光学信号或电学信号,从而实现纳米材料对于生物体系的影响以及生物分子的功能研究。纳米材料及其生物复合物用于生物传感和生物活性分子检测的最新进展引起了研究者的极大关注,例如,半导体量子点由于它本身所具有的良好光学性质、高的催化效应及高的电子转移效率,已经被作为一种极好的材料用于酶反应的生物分析和应用中。因此,设计具有良好性能的新型荧光纳米生物传感器用来实现生物活性分子或细胞内活性物质的分析和测定已经成为科学工作者的巨大挑战。本论文基于水溶性CdTe量子点良好的光学特性和生物相容性的优点设计组装了两种新型荧光纳米生物传感器用于生物活性分子葡萄糖的直接测定,主要包括:(一)设计组装了一种基于CdTe量子点(QDs)和金纳米粒子(AuNPs)之间的荧光共振能量转移( FRET )原理的纳米生物传感器QDs-ConA-β-CDs-AuNPs实现血清中葡萄糖的直接测定。该传感方法是通过伴刀豆球蛋白(ConA)对葡萄糖的特定识别进行FRET调控而实现的。当葡萄糖存在时,葡萄糖与β-环糊精(β-CDs)竞争同ConA的结合位点,由于葡萄糖与ConA是特异性结合的,从而使得FRET的效率降低,QDs的荧光逐渐恢复。该方法的线性范围为0.10μM~50μM,检测限为50 nM,血清中存在的其它糖类和大多数生物物种不会对葡萄糖的测定产生影响;该方法用于正常人血清中葡萄糖直接测定的结果是令人满意的。(二)设计组装了一种新型荧光纳米复合物CdTe QDs-GOx,从而实现了葡萄糖氧化酶(GOx)活性的增强和活性温度响应范围的拓宽并且同时作为一种纳米传感器实现了葡萄糖的测定。该测定机制的提出是基于电子转移原理而促使CdTe QDs的荧光猝灭而实现的。结果表明,所测得的GOx的米氏常数为0.45 mM/L,该常数实现了目前所报道的GOx活性的最大提高;此外,GOx偶联到CdTe QDs上在20-80°C获得了较好的热稳定性并且在40-50°C的宽范围内保持了最大的生物活性。该方法对于葡萄糖测定的线性范围为5.0μM~1.0 mM,检测限为0.10μM,这也为复杂生物体系中低浓度葡萄糖的直接测定提供了新的方法。