正常生理状态下，人体细胞内的氧化活性物种和还原活性物种之间存在动态平衡，维持着机体的新陈代谢。其中，最具代表性的生物活性物质有三类，包括活性氧(ReactiveOxygenSpecies,ROS)、活性氮(ReactiveNitrogenSpecies,RNS)和活性硫(ReactiveNitrogenSpecies,RSS)。一旦发现细胞内的氧化还原稳态失衡，特别是ROS和RNS超标，往往预兆了疾病的产生，如癌症、阿尔茨海默症、心血管疾病、糖尿病和病理性衰老等。因此，监测生物活性物质的水平对相关疾病的早期诊疗具有重要意义。本文选取ClO-、ONOO-和H2S作为典型的ROS、RNS和RSS研究对象，旨在开发功能化碳量子点（CDs）作为特异性荧光探针对生物活性物质进行荧光传感应用研究，监测细胞内相关生物活性物质的水平，探讨CDs与ROS、RNS和RSS之间的相互作用及检测机理，为相关疾病的早期诊疗奠定基础。 本论文一共分为四章，旨在开发功能化CDs，分别构建对生物活性物质ClO-、ONOO-和H2S的荧光传感方法，开拓CDs在生命科学领域的应用。 第一章，主要概述碳点的制备方法、性质特征、发光机理、功能化方法以及碳点在化学传感、生物成像、医学治疗等方面的应用，同时简要介绍生物活性物质的相关研究进展，明确探讨CDs与ROS、RNS和RSS之间的相互作用及检测机理为相关疾病的早期诊疗的重要意义。 第二章，功能化CDs对ClO-的荧光传感应用研究。以派洛宁Y作为碳源，通过水热法设计合成了能特异性识别ClO-的绿色荧光探针PY-CDs-1。PY-CDs-1的光稳定性好、化学稳定性好、抗盐度能力强，其荧光不受其他离子和活性氧成分的干扰，适用于生物体内ClO-的细胞成像研究。具有强氧化性的ClO-可瞬间破坏PY-CDs-1的较为稳定的芳香环结构，猝灭PY-CDs-1的绿色荧光。为增强可视化检测效果，我们将发射绿色荧光的PY-CDs-1和发射红色荧光的Ru(bpy)32+相结合构建比率型探针，可实现对ClO-明显的“绿变红”荧光可视化效果，且此方法具有非常好的选择性，PY-CDs-1作为特异性识别ClO-的荧光探针，具有广阔的应用前景。 第三章，功能化CDs对ONOO-的荧光传感应用研究。以藏红花T为碳源，通过水热法合成出能特异性识别ONOO-的橙色荧光探针T-CDs。将荧光探针PY-CDs-1与T-CDs共价结合得到可同时发射绿色和橙色荧光的PT-CDs，ONOO-能破坏T-CDs的分子结构，猝灭其橙色荧光，并引起PT-CDs的聚集，而PT-CDs的绿色荧光不受干扰。基于此，我们构建了一种对ONOO-的比率型荧光检测方法。研究表明PT-CDs对ONOO-的检测在pH2~10的范围内保持稳定。且在1M的高盐下，PT-CDs对ONOO-荧光检测效果不受影响，这为下一部将PT-CDs应用于细胞中ONOO-的成像检测提供了保障。 第四章，功能化CDs对H2S的荧光传感应用研究。以派洛宁Y作为碳源，通过调控合成条件，我们构建了能同时发射橙红色和绿色荧光的新型荧光探针PY-CDs-2，并用于细胞内活性硫物质H2S的荧光传感检测。H2S能与PY-CDs-2外表面π-π共轭吸附的派洛宁Y分子之间进行加成反应，并猝灭其橙色荧光。而PY-CDs-2内核的绿色荧光基本保持不变，溶液的荧光由黄色变为绿色，可实现对H2S进行可视化荧光检测。同时，PY-CDs-2还成功应用于Hela细胞中的外源性H2S和MCF-7细胞中的内源性H2S的成像检测。
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