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近年来,稀土上转换荧光纳米材料以其荧光效率高、化学稳定性好、分辨率高等优良性能,引起了人们的广泛关注,尤其是在生物标记、药物治疗方面有着独特的优势。与传统的荧光标记材料相比具有很多独特的优点,例如在近红外光激发下具有组织穿透能力深、对生物组织无损伤、近乎零背景荧光干扰、检测灵敏度高等。本论文是基于上转换纳米材料的优异性质,利用水热法合成并设计了一系列操作简单、灵敏度高、成本低、选择性好的生物传感器用于生物分子及农药的检测,主要内容如下:1、构建了基于带正电荷的NaYF4:Yb,Er上转换纳米粒子(UCNPs)作为供体和带负电荷的纳米金(AuNPs)作为受体的新型无标记上转换-荧光共振能量转移(UC-FRET)生物传感器,实现了鱼精蛋白和肝素的超灵敏检测。AuNPs通过静电作用吸附到UCNPs的表面使上转换的荧光显著猝灭。当鱼精蛋白加入到UCNPs和AuNPs的混合物中,由于鱼精蛋白和AuNPs强的吸附作用使UCNPs和AuNPs之间的荧光共振能量转移(FRET)作用被解除,导致UCNPs荧光恢复。当鱼精蛋白和肝素同时加入时,由于鱼精蛋白和肝素特异性结合的能力比与AuNPs的结合能力强,从而使AuNPs继续吸附在在UCNPs表面而产生FRET,导致UCNPs的荧光猝灭。鱼精蛋白和肝素的浓度与UCNPs的荧光变化成比例关系。鱼精蛋白与肝素的检出限分别是0.0067μg/mL和0.0007μg/mL。同时,该传感器可以实现在血清中测定鱼精蛋白和肝素,表明这种生物传感器能应用于复杂生物样品的检测。2、构建了一种基于NaYF4:Yb,Er上转换纳米材料(UCNPs)作为供体和纳米金(Au NPs)作为受体的新型无标记荧光共振能量转移(FRET)生物传感器超灵敏检测有机磷农药。AuNPs通过静电作用吸附到UCNPs的表面使UCNPs的荧光显著猝灭。乙酰胆碱酯酶(AChE)催化硫代乙酰胆碱(ATC)水解成硫代胆碱,硫代胆碱能诱导AuNPs的聚集,因而不能猝灭UCNPs的荧光。当存在有机磷农药时,它能抑制AChE的活性,阻止硫代胆碱的产生,使得AuNPs保持分散状态而产生FRET,从而导致UCNPs的荧光猝灭。有机磷农药对乙酰胆碱酯酶活性的抑制效率可以通过测量UCNPs的荧光变化实现。在最佳的实验条件下,农药浓度的对数与UCNPs的荧光变化成比例关系。甲基对硫磷和久效磷、乐果最低检出限分别为0.67,23.00和67.00 ng/L。同时,该生物传感器能应用于食物样品中农残的检测。3、构建了一种基于NaYF4:Yb3+,Tm3+上转换纳米粒子(UCNPs)检测尿酸(UA)的荧光方法。尿酸氧化酶能够氧化尿酸生成尿囊素和过氧化氢(H2O2),H2O2在HRP存在的条件下继续氧化邻苯二胺(OPD)生成氧化的OPD(oxOPD)。ox OPD通过内滤效应(IFE)使UCNPs的荧光显著猝灭。在最佳的实验条件下,UA的浓度和UCNPs荧光强度的变化呈比例关系。尿酸的浓度线性响应范围是20-850μΜ,检出限是6.7μΜ。更重要的是,这种方法成功实现了人血清和尿样中尿酸的测定。