生物体内包含各种离子、生物小分子及生物大分子。它们在生命活动中都扮演着非常重要的角色。生物小分子如尿酸,它是嘌呤分解代谢的最终产物,过量的尿酸产生或尿酸排泄功能障碍将导致尿酸在体内过度保留从而导致痛风。另外,抗坏血酸慢性营养缺乏会引起坏血病的症状。抗坏血酸氧化酶它能够氧化抗坏血酸产生水和脱氢抗坏血酸,了解抗坏血酸氧化酶的稳定性和催化活性,对防止果蔬中抗坏血酸的降解又具有重要意义。基于上述,论文利用纳米材料特殊的光学性质,构建了两个光学传感体系分别用来检测尿酸、抗坏血酸和抗坏血酸氧化酶活性。我们通过一系列表征和实验研究得到了以下结果:1.将氮掺杂碳量子点和银三角纳米棱柱结合,构建了一个检测尿酸的双信号生物传感体系。其中,氮掺杂碳量子点用于荧光信号输出,而银三角纳米棱柱用于比色信号输出同时也作为氮掺杂碳量子点的荧光淬灭剂。用透射电子显微镜、动态光散射、红外光谱、Zata电位、X射线光电子能谱、荧光分光光度计、紫外–可见分光光度计对体系进行了表征。结果表明,由于内滤效应,氮掺杂碳量子点的荧光被银三角纳米棱柱淬灭。而过氧化氢可以将银三角纳米棱柱刻蚀成为圆形纳米盘,氮掺杂碳量子点荧光恢复。在尿酸存在的情况下,尿酸能结合在银三角纳米棱柱侧面有效保护银三角纳米棱柱不被刻蚀。那么在440 nm处测量的氮掺杂碳量子点的荧光强度会随预先添加的尿酸浓度增加而降低,683 nm处测量的银三角纳米棱柱的吸光度则升高。实验表明,双信号体系有良好的线性范围。荧光测定法在1⁴2μM尿酸浓度线性范围内有响应,比色测定法则在0.1⁴5μM尿酸浓度线性范围内有响应,两种测定方法检测限分别为200和50 nM。此外,双信号体系显示出对尿酸良好的选择性,并在实际分析中具有应用潜力。2.基于高锰酸钾对邻苯二胺的氧化作用,氧化产物氧化邻苯二胺在565 nm处具有黄色荧光发射并在425 nm处具有一个吸收峰。因此我们利用碳点和氧化邻苯二胺共同构建双信号生物传感体系来检测抗坏血酸和抗坏血酸氧化酶活性。该体系结合了比率荧光法和比色法的优点。通过高分辨电子显微镜、动态光散射、红外光谱、Zata电位、时间相关单光子计数、X射线光电子能谱、荧光分光光度计、紫外–可见分光光度计对体系进行了表征。结果表明,氧化邻苯二胺通过荧光共振能量转移淬灭碳点在450 nm处的蓝色荧光。当事先加入抗坏血酸,那么抗坏血酸会消耗高锰酸钾从而抑制氧化邻苯二胺的生成,随着抗坏血酸浓度的升高,565 nm处氧化邻苯二胺的荧光强度降低而450 nm处碳点的荧光强度则增加。同时,体系溶液的颜色从黄色变为无色。与检测抗坏血酸的情况相反,抗坏血酸因为可被抗坏血酸氧化酶氧化掉,在测定抗坏血酸氧化酶活性时会导致荧光和颜色往相反方向上发生变化。即荧光比率(I₅₆₅/I₄₅₀)会变大且体系溶液颜色从无色变为黄色。因此,荧光强度比(I₅₆₅/I₄₅₀)和比色“裸眼”读数可用于测定抗坏血酸浓度和抗坏血酸氧化酶活性。实验计算抗坏血酸的荧光检测线性范围为0.6⁴0μM,比色为0.2⁷0μM。抗坏血酸氧化酶的荧光和比色检测线性范围分别为0.04⁵ mU·mL^-1和0.04⁸mU·mL^-1。抗坏血酸的检测限为9和40 nM,两种方法检测抗坏血酸氧化酶活性的检测限为0.017和0.012 mU·mL^-1。