本论文的主要工作是制备了功能化的量子点和纳米金粒子,利用它们优异的光学特性和良好的生物相容性,结合核酸、抗原一抗体的强亲和识别能力,构建了基于量子点和纳米金的新型纳米光学生物传感体系,成功实现了对目标物的简单、灵敏、快速和高选择性检测。全文共分为五章。第一章为绪论,概述了量子点和纳米金粒子的光学性质及合成方法,重点阐述了功能化量子点和纳米金粒子在生物传感领域的检测原理、特点和应用,进而提出本论文的研究目的和意义。第二章为基于纳米金对量子点荧光内滤作用均相免疫分析的研究。传统的免疫分析法一般为非均相分析法,需要固定化抗体、多步孵育及多次洗脱,整个过程繁琐、耗时且样品及试剂消耗量大,限制了方法的推广应用。本研究工作依据纳米金粒子对量子点荧光的内滤作用,构建了均相荧光免疫分析平台。合成出粒径为13nm的纳米金粒子和荧光发射波长为520nn的CdTe量子点。13nm纳米金粒子的吸收光谱与此CdTe量子点的发射光谱发生重叠,纳米金对CdTe量子点荧光产生强的内滤作用。在纳米金粒子表面修饰一定量的抗体,抗原-抗体间免疫反应能够诱导抗体功能化的纳米金粒子发生聚集,聚集后的纳米金粒子吸收强度增大,从而使其对量子点荧光的内滤作用增强,据此建立了一种均相荧光免疫分析法。本法测定Immunoglobulin G (IgG)的浓度在1～100pg/mL范围内与荧光强度呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为0.3pg/mL。本方法简单、快速、灵敏度高,己成功用于血清样品中IgG的分析,结果与酶联免疫吸附法相一致。第三章为基于核酸外切酶Ⅲ辅助信号放大荧光法测定DNA的研究。发展高灵敏的分析方法已成为生命分析化学研究的主要目标之一,以工具酶辅助的信号放大分析方法是提高检测灵敏度的一种重要途径。本研究工作利用核酸外切酶Ⅲ(Exo Ⅲ)辅助的信号放大技术,建立了一种高灵敏、高选择性检测目标DNA的均相荧光分析方法。以纳米金粒子和荧光素分别标记两种DNA探针,这两种DNA探针由于部分碱基互补杂交而形成DNA双链,荧光素荧光被纳米金粒子猝灭。加入目标DNA后,荧光素标记的DNA探针沿3’端其余的碱基与目标DNA碱基互补杂交形成DNA双链。当引入Exo Ⅲ时,荧光素标记的DNA探针在Exo Ⅲ作用下沿3’→5’方向被逐步催化去除,双链DNA结构发生水解,使得荧光素和目标DNA被释放到溶液中,荧光素远离纳米金粒子,荧光素的荧光得以恢复。释放出的目标DNA进入下一个循环过程。体系经多次循环后,释放到溶液中的荧光素的量增多,体系荧光信号被放大。本方法测定目标DNA浓度在0.2pM到10pM范围内与荧光强度呈良好的线性关系,方法检出限为0.1pM (S/N=3)。相比未加入ExoⅢ荧光法测定目标DNA,检出限降低了100倍以上。同时,该方法具有高选择性,可以区别单碱基错配的DNA序列。第四章为基于双色量子点的均相荧光分析法同时测定凝血酶和ATP的研究。依据量子点的一元激发多元发射的特性,我们建立了一种基于双色量子点同时测定凝血酶和ATP的荧光分析法。通过控制反应条件合成出最大发射波长分别为493nn和604nm的两种CdTe量子点。用CdTe量子点(λem=493nm)标记凝血酶适配体,另一CdTe量子点(λem=604nm)标记三磷酸腺苷(ATP)适配体,得到功能化CdTe量子点。标记有量子点的两种适配体通过π--π堆积作用缠绕在单壁碳纳米管(SWCNTs)表面,两种CdTe量子点的荧光均被SWCNTs猝灭。凝血酶存在的情况下,凝血酶与其适配体特异性识别而结合,使标记有CdTe量子点(λem=493nm)的适配体与SWCNTs远离,CdTe量子点的荧光得以恢复；ATP存在的情况下,ATP与其适配体特异性识别而结合,使标记有CdTe量子点(λem=604nm)的适配体与SWCNTs远离,CdTe量子点的荧光得以恢复；同时加入凝血酶和ATP后,两分析物分别与其适配体特异性识别而结合,使两种量子点的荧光同时得以恢复。本方法无需分步操作,可实现在同一份溶液中同时测定凝血酶与ATP。相对于传统的多组分检测方法,具有简单、灵敏、快速的优点。第五章为基于纳米金催化鲁米诺-硝酸银体系的化学发光免疫分析法测定癌胚抗原的研究。癌胚抗原作为一种最常见的肿瘤标记物,被广泛用作各种消化系统肿瘤的诊断及监测指标,对癌胚抗原的测定具有十分重要的临床意义。本研究工作以纳米金粒子标记抗癌胚抗原抗体,建立了一种均相化学发光免疫分析测定癌胚抗原的方法。在抗原存在的条件下,抗原-抗体免疫反应会诱导抗体修饰的纳米金粒子发生聚集。研究发现聚集态纳米金粒子对鲁米诺-硝酸银体系有更高的催化活性,据此建立了均相化学发光免疫分析测定癌胚抗原的方法。对浓度在0～10pg/mL范围内的癌胚抗原进行测定,癌胚抗原与鲁米诺-硝酸银体系化学发光强度呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)低至0.2pg/mL。比已报道的基于纳米金酶联免疫法和双抗体标记三明治夹心化学发光免疫法测定癌胚抗原,本方法检出限降低了约100倍。克服了传统非均相免疫分析方法耗时、费力的缺点,灵敏度和稳定性得到提高。