纳米材料已经被广泛应用于生物传感、生物成像等领域。碳纳米材料作为纳米材料中的一员,因其毒性低、生物相容性好的优异性质成为科学研究的前沿热点。目前研究中常用的碳纳米材料包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯和荧光碳量子点等。荧光碳量子点不仅具有碳纳米材料毒性低、生物相容性好和比表面积大的特点,还具有出色的荧光性质。因此,碳量子点被首次发现后就引起了高度重视。碳量子点表面富含羧基等官能团,而且比表面积大,有利于我们将其与不同分子相结合,为多功能荧光体系的构建提供了良好的基础。碳量子点的功能化不仅在荧光成像和靶向标记肿瘤细胞等方面起到非常重要的作用,而且还能进一步实现对细胞或生物体内的生理过程的实时监测,从而帮助人们更好地在细胞水平乃至分子水平上了解生物体的生理活动。在本论文中,我们首先介绍了一种快速制备高亮度碳量子点的方法,并对制备的产品进行了系统表征;然后我们对产品进行了表面功能化修饰,构建了能够对肿瘤细胞进行选择性靶向标记的碳量子点复合体系;最后我们设计了银纳米颗粒/碳量子点组装体系,探索了利用金属表面等离子体效应来增强碳量子点的上转换荧光的可能性。具体研究内容如下:第一,我们采用微波加热法快速制备了高亮度的荧光碳量子点,并对其进行了物理化学性质的表征,我们还研究了不同种类的金属离子以及不同pH值条件对碳量子点荧光性质的影响,发现该碳量子点能够选择性地对Fe³⁺响应。第二,我们验证了该碳量子点可以作为活细胞标记的荧光探针,并利用碳量子点对Fe³⁺的荧光响应性检测了活细胞中Fe³⁺的浓度,然后我们利用cyclo（Arg-Gly-Asp-D-Phe-Cys）（环肽RGD）对它进行了功能化修饰,实现了对肿瘤细胞的靶向荧光标记,最后我们还利用该碳量子点进行了活体肿瘤荧光成像。第三,我们发现该碳量子点具有上转换的荧光性质,构建了银纳米颗粒/氨丙基三甲氧基硅烷（APTMS）/碳量子点和银纳米颗粒/聚乙二醇/碳量子点组装体系,探索了利用金属表面等离子体效应来增强该碳量子点的上转换荧光。本论文为新型生物荧光探针的设计、制备和应用提供了新的思路。