荧光/光声成像和光疗技术的生物医学应用引起了人们越来越多的关注, 然而很多荧光/光声造影剂存在生物相容性较差, 缺乏肿瘤靶向性, 信噪比较低, 功能单一等共性问题, 严重限制其诊疗应用. 透明质酸具有优异的生物相容性和主动肿瘤靶向性, 可被透明质酸酶降解, 并且易于化学修饰和实现多种超分子弱相互作用力协同工作. 因此, 人们将透明质酸与荧光/光声造影剂结合制备纳米材料, 使其在细胞乃至活体的标记性能和治疗效果获得了很大的改善. 本文综述了将两类物质结合制备纳米材料的方法, 着重阐述了纳米材料的结构与性能关系, 为其未来设计和开发提供了指导, 最后对存在的主要问题以及未来的重要研究方向进行了分析和展望.

可注射水凝胶因其可以长时间在肿瘤病灶部位缓慢释放药物及避免外科手术风险等而备受关注. 本工作将载有盐酸阿霉素(DOX)的介孔硅分子筛SBA-15/DOX与混有血管阻断剂康普瑞汀磷酸二钠盐(CA4P)的再生丝蛋白(RSF)水溶液均匀混合后, 根据丝蛋白能在多种促进条件下易形成β-折叠构象并成为物理交联点/区域的特性, 通过超声法制得了具有两种不同药物释放行为的(RSF/CA4P)-(SBA-15/DOX)可注射水凝胶. 其中快速释放的CA4P, 与肿瘤血管的内皮细胞中β-微管蛋白的秋水仙碱结合位点结合, 破坏已生成的肿瘤血管, 进而阻断对肿瘤细胞的氧气输送和营养输送; 而长时间持续缓慢释放的DOX, 将抑制肿瘤细胞的生长. 具有不同药物释放动力学的良好组合, 使得(RSF/CA4P)-(SBA-15/DOX)水凝胶在较长时间内对人乳腺肿瘤细胞(MDA-MB-231)的增殖有较强的抑制作用, 同时达到了降低DOX的使用剂量但仍能保持高效的抗肿瘤细胞作用的目的. 另外, 此类水凝胶具有可塑性和可注射性, 也能在暗场下发出相应的荧光, 这为其在生物医疗方面的应用带来了极大的便利.

大环分子如环糊精、冠醚等因具备独特的空腔结构, 能够通过主-客体相互作用实现对分子、离子的特异性识别, 因此常被应用于人工跨膜离子传输系统的研究和开发. 与天然的通道蛋白相比, 大环分子具有价格低廉、性质稳定、结构易于修饰和功能化等诸多优点, 因而备受科研工作者们的关注. 本综述详细介绍了大环分子在人工离子通道领域中的研究进展, 按照不同的大环分子进行分类, 系统归纳了基于大环结构的人工跨膜通道的制备方法、结构调控以及其在生物医药领域中的潜在应用. 最后对大环类人工离子通道做了简要的总结和展望, 该综述对于发展新型人工离子通道以及发掘其潜在的应用价值具有重要意义.

阿尔兹海默症(AD)是一种进行性神经退行性疾病, 其特征是记忆力减退、神志不清和各种认知障碍. β-淀粉样蛋白(Aβ)的自组装聚集是阿尔茨海默症患者大脑的主要特征之一, 其加剧了AD患者的神经病变和认知障碍, 因此抑制Aβ聚集是一种潜在的治疗AD的策略. 光动力疗法是抑制Aβ聚集和解聚Aβ聚集体的有效方法. 然而, 大多数光敏剂为紫外和可见光激发, 在生物组织中的渗透深度低, 并引起严重的组织损伤, 这限制了其在生物医学中的应用. 本工作构建了一种近红外光激发的双靶向上转换纳米体系应用于抑制Aβ聚集过程. 以核壳结构的上转换纳米颗粒(UCNPs)作为光转换器, 通过两亲聚合物二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇-马来酰亚胺(DSPE-PEG-MAL)的疏水包覆作用负载光敏剂二氢卟吩e6 (Ce6), 在纳米颗粒表面通过马来酰亚胺与巯基的特异性反应修饰了可跨越血脑屏障的肽链TGN和靶向Aβ₄₂的肽链QSH. 实验结果表明在近红外光激发下UCNPs通过发光共振能量转移(LRET)将能量转移至光敏剂Ce6, 使其跃迁至激发态后与周围的氧气分子作用产生单线态氧(¹O₂), 不可逆地氧化Aβ, 从而有效解聚了Aβ聚集体, 降低了Aβ聚集体的神经毒性. 此外, 该体系不仅具有良好的生物相容性, 而且可以有效穿过血脑屏障靶向作用于Aβ₄₂, 显示出其在活体水平治疗AD的潜力.

蛋白质在翻译过程中、翻译过程后会发生糖基化. 糖基化会以直接或间接的方式影响蛋白质的功能及其相互作用, 并与多种人类疾病有关, 其中, 唾液酸化N-糖链在一些重要的生理和病理过程中发挥关键作用. 已知的唾液酸与相邻单糖之间的连接方式包括α-2,3-、α-2,6-、α-2,8-、α-2,9-连接, 连接方式不同的唾液酸化N-糖链在细胞活动、生命体的生理和病理过程中的功能往往不同. 质谱技术是分析N-糖链的重要工具, 它能够快速和灵敏地检测N-糖链, 通过将色谱技术以及衍生化方法等与质谱联用可以实现对唾液酸化N-糖链及其连接异构体的分离和检测. 本文主要围绕α-2,3-和α-2,6-连接的唾液酸化N-糖链进行综述, 介绍它们的结构和在细胞活动及疾病中不同的功能, 并综述近年来基于质谱的唾液酸化N-糖链的连接异构体分析方法以及这些方法在生物医学领域的应用, 并对未来的生物医学研究提供新的思路和途径.

microRNA是一段长约为18~24个核苷酸的内源性非编码单链RNA. 最新研究发现: 许多疾病和肿瘤的发生与microRNA的表达水平息息相关, 且microRNA有望成为新型肿瘤标志物及癌症治疗的新目标. 因此, 发展高灵敏度、高特异性及简单快速的microRNA分析检测方法对于生物医学研究和癌症的早期诊断具有重要的意义. 表面增强拉曼光谱(SERS)技术由于具有灵敏度高、检测速度快、指纹识别、水干扰小等独特优势, 在癌症的早期诊断领域具有很大的应用价值. 作者综述了SERS技术在microRNA检测方面的最新研究进展, 分析了该技术在生物检测中亟待解决的关键问题和挑战, 并对其未来的发展前景进行了展望.

共价有机框架(covalent organic frameworks, COFs)是近年来开发的一种由有机单元连接而成的高结晶性多孔聚合物, 由于具有良好的孔隙率、模块性、结晶性和生物相容性等特点在肿瘤治疗中显示出了良好的应用前景. 本综述总结了已报道的COFs制备方法, 包括溶剂热合成法、机械化学合成法、微波合成法、离子热合成法、界面合成法、室温合成法和纳米尺度COFs的合成方法, 并根据对肿瘤作用机理的差异, 将用于肿瘤治疗的COFs纳米载药系统归纳为药物化疗、光热治疗、光动力学治疗和联合治疗. 此外还讨论了COFs在肿瘤治疗领域所面临的主要挑战和发展趋势.

利用肿瘤微环境与普通组织的差异, 我们设计了一种基于类芬顿反应(Fenton-like reaction)的微环境响应的纳米递药体系(Mn₃O₄/DOX@Lip). 首先利用热分解法制备得到锰的氧化物(Mn₃O₄)纳米粒子, 基于化疗药物阿霉素(DOX)与Mn原子的配位作用, 该纳米粒子可以负载并递送DOX, 其最外层包裹的酸敏脂质体能有效防止药物在递送过程中的泄露. 在肿瘤细胞的弱酸性和高浓度谷胱甘肽的微环境中, 脂质体膜破裂, 其中的Mn₃O₄纳米粒子被谷胱甘肽还原、分解, 并释放出DOX. 共聚焦成像结果表明, MCF-7细胞与Mn₃O₄/DOX@Lip共孵育后, 细胞中活性氧探针的荧光显著增加, 表明该递药体系可以通过下调细胞中的谷胱甘肽的含量引发细胞中的活性氧含量增加. 噻唑蓝(MTT)和流式细胞实验结果表明, 相比于单一的化疗药物, Mn₃O₄/DOX@Lip的细胞毒性增强, 这可能归因于还原产物Mn²⁺触发了类芬顿反应从而将细胞中内源性的H₂O₂转化为毒性更强的•OH. 氧化活性物质介导的细胞凋亡与化疗药物的细胞毒性相互促进, 增强了对细胞的凋亡能力. 本体系利用外源性的物质激发内源性的细胞毒性, 增强了化疗药物的治疗效果, 为肿瘤治疗提供了新的研究策略.

表观遗传修饰是指在不改变DNA序列的情况下, 基因表达发生的可遗传变化. 5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine, 5hmC)是继5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine, 5mC)后发现的表观遗传修饰, 被称为“第六种碱基”. 5hmC广泛分布于哺乳动物的组织和细胞中, 它的异常表达与肿瘤发生、发育性疾病和神经系统疾病密切相关. 由于5hmC的结构与5mC相似, 并且其丰度远远低于5mC, 传统方法难以实现对5hmC的准确和灵敏检测. 近年来, 科学家们结合新的修饰方法和信号放大策略, 发展了一系列超灵敏检测5hmC的新方法, 包括液相色谱串联质谱法、荧光法、电化学法、光电化学法、单碱基分辨率的测序法和单分子检测技术. 这些方法各自具有其独特优势, 有力推动了表观遗传学的发展. 本综述总结了5hmC检测方法的最新研究进展, 并对其面临的挑战和发展趋势做了展望.

一氧化碳(CO)是人体内重要的气体信号分子, 在多种重要的生理病理代谢活动中起着关键性的调控作用, 被认为是具有广泛医学应用前景的药物活性分子. CO生理学效应与其浓度、空间分布密切相关. 因此, 生物体内特异检测CO以及可控性供给CO对于充分理解并有效利用其生理病理功能具有十分重要的意义. 荧光检测和光控释放因其无侵入性、时空可控等优势被广泛地运用于细胞、组织及活体内生物活性小分子的示踪和运输. 鉴于此, 本综述总结了近年来CO有机荧光探针和光控释放剂的研究进展, 着重阐述了其识别机理、释放机制和生物应用, 并展望了CO荧光探针和光控释放剂的发展趋势和应用前景.

光笼(photocage)是一种用于光控释放的光敏物质, 是以物理和化学等方法将目标释放物与光敏基团及其他功能基团结合形成的对光敏感的物质, 在指定波段的光照射线下, 光笼能够实现目标物的可控释放. 因其具备时空调控、操作简单、易于控制、可修饰性强和对机体损伤小等优点, 使其广泛应用在化学、生物学、材料学和医学等领域. 本综述介绍并讨论了近10年光笼分子与材料在光控释放金属离子、气体、荧光物质、氨基酸、多肽、酶、蛋白质、药物等目标物的研究进展.

一氧化氮（NO）是一种普遍存在的生理信号分子，但利用NO作为触发方法来精细调节仿生聚合物的自组装行为的研究却很少.本工作报道一种独特的具有一氧化氮（NO）反应特性的新型pH响应双亲水性嵌段共聚物（double hydrophilic block copolymer，DHBC），其中NO可以自发地触发聚（寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯）-嵌段-聚（NO响应性基元-共-7-硝基苯并呋咱衍生物）（POEGMA-b-P（APUEMA-co-NBD））双亲水嵌段共聚物，分别在酸性和中性环境中发生自组装和形态转变.在引入荧光团之后，这些转变还可以和NO存在下光致诱导电子转移过程被阻断导致荧光增强相关联，从而提供了观察细胞内NO的机会.

光动力治疗是一种新型的非侵入式肿瘤治疗方法，具有创伤性和毒性小、选择性好、无耐药性、可重复治疗等突出优点，在癌症的治疗上取得了显著的成效.为了增加光动力治疗的组织穿透深度，研究者提出构建基于上转换纳米颗粒（upconversion nanoparticles，UCNPs）的光动力诊疗探针（简称上转换光动力诊疗探针）.基于发光共振能量转移过程，上转换光动力诊疗探针利用UCNPs在近红外光激发下发射的荧光激活负载的光敏剂发挥光动力疗效，有助于实现深层肿瘤的治疗.新型的上转换光动力诊疗探针通过多功能一体化的结构组合设计可以实现靶向运输、成像诊断以及刺激响应的按需治疗，是未来纳米医药发展的必然趋势.目前，研究者越来越关注构建基于肿瘤微环境刺激响应型上转换光动力诊疗体系，以提高治疗体系的靶向性，改善光动力治疗效果，并减小对周围正常组织的毒性.本工作主要讨论了基于pH、酶及过氧化氢刺激响应型上转换光动力诊疗体系的构建和发展，并对其发展前景进行了展望.

外泌体是细胞主动分泌的一种纳米级双层膜结构的小囊泡，能够直接反映分泌细胞的生理和功能状态，进行细胞间的物质运输和信息通讯，并参与多种生理及病理过程.本文针对细胞分泌外泌体的动态过程，以DNA四面体为基础，结合细胞膜修饰技术和荧光成像技术，构建了一种易操作、高稳定性的细胞膜表面DNA四面体传感器，应用于不同细胞类型分泌外泌体的实时监测.DNA四面体传感器通过脚支链与疏水性胆固醇探针的杂交互补作用锚定于细胞膜表面，利用四跨膜蛋白CD63核酸适配体序列特异性捕获细胞膜表面释放的外泌体，通过监测细胞膜表面荧光的变化，实时测定外泌体的分泌情况.

荧光成像凭借灵敏度高、特异性强等诸多优势在重大疾病的诊疗领域发挥着重要作用.然而传统的近红外一区（NIR-I，700~900 nm）荧光成像存在组织穿透性差等问题，限制了其临床应用.近红外二区（NIR-II，1000~1700 nm）荧光成像可以极大地减弱生物组织对光的吸收、散射和自发荧光，从而显著提升成像深度及成像效果.在众多NIR-II荧光探针中，有机小分子由于具有毒性低、代谢快等优点正成为该领域的研究热点.作者以近年来NIR-II有机小分子荧光探针的发展为主体，概括了提升探针荧光量子产率的策略，分别就可激活型、多模态成像型和诊疗一体化型NIR-II荧光探针进行分类讨论，系统介绍了近年来该领域内的研究成果，并针对NIR-II荧光探针未来的发展进行了展望.

次硝酸（Nitroxyl，HNO）由一氧化氮（NO）经单电子还原和质子化作用产生，在生理和病理过程中都有着重要作用.本工作构建了一种基于发光共振能量转移（Luminescence resonance energy transfer，LRET）的比率型上转换纳米探针用于检测生物体系中HNO含量.该探针以上转换纳米颗粒（Upconversion nanoparticles，UCNPs）为能量供体，有机染料Fl-TP为能量受体构建.Fl-TP能特异性识别HNO并与之反应生成Fl-HNO，Fl-HNO在400～500 nm处具有明显的吸收峰，与UCNPs的蓝色发射光谱重叠，从而发生LRET过程.随着HNO浓度增加，Fl-HNO的荧光强度（F_{525 nm}）逐渐增强，UCNPs的荧光强度（F_{480 nm}）逐渐下降，比率信号（F_{525 nm}/F_{480 nm}）逐渐增加，并与HNO浓度对数呈良好的线性关系，该探针的线性检测范围为3～100 μmol·L^－1，检出限23.4 nmol·L^－1.实验结果表明该比率探针特异性强，灵敏度高，并可成功实现在活细胞和生物组织中HNO的检测.

手性作为自然界最重要的特性之一，与生命活动息息相关.因此，手性纳米材料在材料学及生物学相关领域的研究引起了极大的关注.本工作提出了一种采用一步水热法合成手性石墨烯量子点的新方法.该方法以柠檬酸和L-色氨酸为原料进行手性石墨烯量子点的合成，通过圆二色光谱法证明了两种手性石墨烯量子点具有两个对称性高的手性信号，圆二色吸收峰分别位于230 nm和305 nm.通过荧光光谱法获取了它们与ctDNA相互作用的系列热力学参数，采用粘度测量、DNA熔链温度实验并结合多种谱学方法证明，手性石墨烯量子点与小牛胸腺DNA（ctDNA）之间的结合存在较大的手性差异.紫外-可见吸收光谱证明手性石墨烯量子点均能使ctDNA的吸收峰红移，并出现减色效应.手性石墨烯量子点提高了ctDNA的熔链温度，但降低了ctDNA的相对粘度.通过氢键和范德华力相互作用，手性石墨烯量子点均插入ctDNA的G-C碱基对中，这严重影响了ctDNA的右手B型螺旋结构.因空间位阻效应不同，右手性石墨烯量子点比左手性石墨烯量子点更容易与右手B型螺旋的ctDNA结合，且对ctDNA的右手B型螺旋结构产生显著的影响.这些结论阐明了手性石墨烯量子点与ctDNA之间嵌插结合作用的分子机制，为手性纳米材料在化学、生物学、医学等许多科学领域的发展提供有价值的信息.

重要生物标志物例如碱性磷酸酶（ALP）的高灵敏度检测和准确分析对于疾病的早期检测和治疗至关重要.本工作合成了Cu基金属有机框架材料HKUST-1，探索了其类氧化酶性质.通过设计HKUST-1模拟酶与ALP天然酶的级联催化体系，构建了高灵敏度及高选择性的荧光/紫外双模式检测平台，用于生物标志物ALP及焦磷酸根离子（PPi）的检测.利用所设计的级联催化反应对信号的有效放大以及荧光和紫外双信号输出，对ALP的检测限分别低至0.0078和0.039 nmol·L^-1.本工作首次开发了基于模拟酶-天然酶级联催化放大的双模式生物分析方法，实现了两种生物标志物的灵敏检测以及酶抑制剂的抑制效率评估，并将其应用到人血清样品中ALP的超灵敏分析，在临床诊断中具有巨大应用潜力.

近红外二区（NIR Ⅱ，1000～1700 nm）生物成像作为近年来新生的光学成像技术，相对于传统的近红外一区（NIR I，750～900 nm）和可见光（Vis，400～750 nm）成像，由于其荧光波长更长，生物组织的自发荧光背景更低，光子散射值更低，其组织穿透深度更深，该技术更适合于活体原位成像.本文综述了近红外二区荧光成像技术的发展及其在活体成像方面的应用，总结了各项技术的特点，最后对该研究方向的发展前景进行了展望，指出通过化学材料、光电仪器和多模态技术等多方面的持续发展，有望推动近红外二区活体成像技术的临床转化.

DNA是抗肿瘤药物的重要靶点，研究药物分子与DNA之间的作用有助于设计靶向DNA类抗肿瘤药物.合成和表征了新的三元铜（II）配合物[Cu（Sf）（PyTA）（H₂O）]·ClO₄·3.5H₂O[Sf=司帕沙星，5-氨基-1-环丙基-7-（顺-3，5-二甲基-1-哌嗪基）-6，8-二氟-1，4-二氢-4-氧-3-喹啉羧酸、PyTA=2，4-二氨基-6-（2'-吡啶基）-1，3，5-均三嗪].利用电子吸收光谱、KI荧光猝灭光谱、粘度测定以及分子对接技术研究了配合物与DNA之间作用，发现配合物以插入模式与DNA结合，结合常数K_b=1.23×10⁴ L/mol.此外，应用MTT[3-（4，5-二甲基噻唑-2）-2，5-二苯基四氮唑溴盐]比色法检测了配合物的细胞毒性作用，发现配合物对癌细胞A549、Bel-7402和Eca-109等表现出良好的抑制作用[IC₅₀=（57.0±1.6）~（77.6±1.4）μmol/L].尤为重要的是，通过单细胞凝胶电泳、Hoechst 33342染色、Annexin V-FITC/PI双染流式细胞术、测定线粒体膜电位、检测细胞色素C和胞内Ca²⁺水平及细胞周期分析探究了配合物抗肿瘤作用机制，结果表明，配合物通过DNA结合及线粒体功能障碍途径诱导细胞凋亡，使细胞S和G2/M周期发生阻滞并造成DNA损伤.

随着纳米技术的发展及其向医学领域的渗透，纳米技术为肿瘤的治疗开辟了新的途径，构建有效的纳米载体体系对于肿瘤的治疗具有十分重要的意义.本工作报道了一种铋纳米粒子嵌入ZIF-8的纳米材料Bi@ZIF-8@TPZ（BZT），联合近红外二区（NIR-II）的光热治疗与化疗，达到了良好的治疗效果.BZT纳米材料高效地装载了抗癌药物替拉扎明（TPZ），同时嵌入的铋纳米点使得该纳米材料具有NIR-II光热的能力.因ZIF-8具有良好的pH响应能力，所以在酸性和光照条件下能实现药物的可控释放，实现了化疗与NIR-II光热治疗的协同治疗，使得BZT纳米材料在临床上具有很高的应用价值.

本研究通过原位引发聚合方法，以合成的4，4'-偶氮（4-氰基戊酸酯基）四苯乙烯（TPE-tetraAZO）为引发剂，引发乙烯基吡咯烷酮单体聚合，并通过侧链含孤对电子的N、O元素与稀土Eu（III）配位，成功制备四臂星型聚合物TPE-tetraPVP-Eu（III），该双亲性聚合物可自组装成尺寸约为20 nm的非半导体型聚合物量子点（Pdots）.光学性能研究表明：该Pdots在360 nm和395 nm激发下分别发射蓝色（435 nm）和红色（615 nm）荧光，其中，Pdots的蓝色荧光具有典型的AIE特性，并对环境温度和pH具有明显双重响应特性，最低临界温度为37℃，接近人体温度.此外，Pdots表现出低细胞毒性，可通过调节激发波长，实现对HeLa、HepG2及A549三种肿瘤细胞的可逆双色荧光成像，展现出优异的成像效果，有望作为一种活细胞多色荧光示踪探针材料.

基于单分子定位的随机光学重构超分辨成像作为一种先进的光学成像方法，可用于尺寸小于光学衍射极限的生物结构的超清晰成像，为在单分子层面研究疾病的发病机制及寻找精准的治疗策略提供有力研究工具，在生物医学领域有着广泛的应用前景.随机光学重构超分辨成像技术依赖于标记探针的光物理性质，探针需要在大量缓冲试剂及含巯基试剂存在下才能产生稳定光致闪烁进行超分辨成像，获得理想的超分辨成像结果，但是大量缓冲试剂与巯基试剂对活细胞伤害较大，使得其在活细胞的超分辨成像应用上存在困难，而限制了其在生物医学成像领域的进一步应用，因此，需要开发可用于活细胞的单分子定位超分辨成像的新型光学探针.本工作提出了一种新的可用于单分子定位超分辨成像的五甲川菁染料探针，不需要外加成像缓冲液及巯基试剂就可以产生光致闪烁变化.基于此，开发了一种分子内自发开、关环反应的新型五甲川菁染料探针，具有活细胞膜通透性.探针不需要使用缓冲液体系及对细胞有害的含巯基试剂，在低功率单束激光直接照射下产生光致闪烁，探针对活细胞没有产生明显毒性，适合活细胞的超分辨成像.进入活细胞后探针选择性定位于细胞线粒体上，在激光照射下产生光致闪烁，电子倍增电荷耦合器相机（EMCCD）在采样频率60 Hz下收集不同条件下的光致闪烁图像，设置不同参数进行结果分析，使用ImageJ进行图像预处理后再使用Falcon算法重构获得活细胞线粒体的超分辨成像图像，相比宽场成像，成像分辨率明显提高，为生物医学光学成像提供新的研究手段.

环二肽由两个氨基酸通过肽键环合形成，在氢键相互作用驱动下具有较强的自组装倾向.本工作研究了c-SF，c-SY，c-SH及c-DF等四种环二肽的自组装行为和组装体的荧光特性.实验结果表明，c-SH为无规卷曲而其他三种环二肽均采取β-sheet二级结构，且除c-SH未形成明显组装体外，其他三种环二肽均形成不同尺寸的纳米纤维.荧光光谱检测发现环二肽在不同波长的激发下存在多个不同的荧光发射峰；对于c-SH，侧链咪唑基官能团与Zn（II）配位可以增大荧光发射的强度；对于c-SY，侧链酚羟基的氧化也可以增强荧光强度.推测在氢键作用的驱动下环二肽分子可以逐个堆叠形成纳米纤维，自组装导致的分子聚集和分子的侧链结构均可使环二肽具有可调变的荧光性能.

DNA-二维纳米片层材料传感平台结合DNA分子特异性识别能力与二维纳米片层材料优越的物理、化学特性，已成为化学/生物传感器领域重要的研究方向之一.鉴于二维纳米片层材料领域的快速发展，首先介绍了DNA-二维纳米片层材料传感平台的构筑机理，随后重点综述了该传感平台在化学、生物目标物分析检测中的应用研究，并对该类传感平台的应用前景做了展望.

稀土纳米晶具有丰富的激发和发射波长，良好的化学和光稳定性、大Stokes位移等特点.近年来，稀土纳米晶在生物活体成像与传感领域的应用研究取得了迅速进展.通过纳米尺度的材料设计与合成，可以对稀土纳米晶的荧光效率、波长、寿命等光学性质，以及生物相容性、靶向性、响应性等生化性质进行精细调控，使其更好地适应于活体深组织的成像与分析.先概述活体荧光成像的技术特点与要求，然后介绍稀土纳米晶的一般组成、光学性质和荧光机理，随后详细讨论对稀土纳米晶光学和生化性质进行调控的方法，着重展示这些材料的设计和修饰在生物成像与传感领域的一些最新应用.通过总结最近的研究成果，期望能够为下一步的研究提供一些参考思路，以推进基于稀土纳米晶的生物成像与传感技术的临床转化和应用.

基于AIE分子和智能响应性聚合物构筑的纳米材料,具有优良的AIE发光性能、环境刺激响应性和生物相容性,已在生命科学领域展现出诱人的应用前景. 本研究通过ATRP活性聚合方法, 以合成的TPE-BIB为引发剂, 引发具有多刺激响应特性的N-[2-(二乙氨基)-乙基]丙烯酰胺单体聚合, 成功制备具有温度/pH/CO₂三重响应性的两亲性聚合物: TPE-g-PDEAEAM, 并自组装形成约200 nm的纳米微球. 研究表明: 这种聚合物纳米粒子具有优良的水溶性、单分散性、稳定性及优异的AIE发光特性. 其相转变温度为60 ℃, 溶液荧光对环境温度、pH及CO₂均表现出快速敏感响应性能. 同时, 该纳米粒子表现出低细胞毒性, 能够有效示踪HeLa细胞增殖至11代以上, 有望作为一种活细胞荧光示踪探针材料.

近年来, 由婴幼儿食品中存在非法添加剂所引起的食品安全问题已经受到了广泛的关注. 表面增强拉曼散射(SERS)技术可以对食品中被禁止添加的常用染料分子罗丹明B (RhB)进行快速无损超灵敏的检测. 通过在类石墨相氮化碳(g-C₃N₄)纳米片上组装Ag纳米粒子的方式构筑了g-C₃N₄/Ag复合材料, 并采用透射电子显微镜(TEM)、紫外可见近红外分光光度计(UV-Vis)、X射线衍射仪(XRD)、荧光光谱仪和共聚焦显微拉曼光谱仪(Raman)对复合材料的形貌和结构进行了表征. g-C₃N₄纳米片不仅具有高度的离域π共轭体系和良好的吸附染料分子的性能, 而且可以作为Ag纳米粒子的载体, 使Ag纳米粒子均匀稳定地分散在其表面. 通过控制实验条件, 优化了测试过程中的pH及基底与RhB的结合时间, 详细探究pH对基底表面等离子共振的影响和对探针分子SERS强度的影响. 由于基底与探针分子之间的静电相互作用及π-π相互作用, 基底可以对阳离子染料进行大量地富集, 从而实现对其检测. 在最佳的实验条件下, 在1.0×10 ^–9~1.0×10 ^–6 mol/L浓度范围内, SERS强度与RhB浓度之间成线性关系, 最低检测限为0.39 nmol/L. 另外这种基底也可以对婴幼儿食用的棒棒糖中添加的RhB分子实现痕量检测. 总而言之, g-C₃N₄/Ag纳米复合物是一种均一、稳定、高灵敏的SERS基底, 可以简单快速地实现对罗丹明B的痕量检测.

在四苯基甲烷外侧通过C=C双键引入四个N-甲基-4-苯基吡啶盐片段，合成了一个新的全共轭单体T-1.其在水中与2 equiv.的葫芦脲[8]结合，形成了新的高强荧光的超分子有机框架SOF-r-SPP.动态光散射实验表明，在T-1浓度为1.0和0.031 mmol/L时，SOF-r-SPP的流体力学直径分别为68和41 nm.粉末X-射线衍射实验揭示，SOF-r-SPP形成孔径为2.3 nm的三维金刚石型周期性结构.硝基苯衍生物能有效淬灭SOF-r-SPP的荧光.在17个研究的硝基苯类分子中，苦味酸的淬灭效率最高. SOF-r-SPP作为荧光传感器，对苦味酸的检测极限可以达到0.024 mmol/L.

发展了一种基于金纳米颗粒的比色传感体系用于检测前列腺特异性膜抗原的新方法.实验中合成了带有正电荷的金纳米颗粒，并设计了一段带有负电荷的前列腺特异性膜抗原的底物肽段.该方法基于金纳米颗粒聚集状态不同导致颜色变化的性质以及酶与底物的特异性识别作用，达到前列腺特异性膜抗原的检测.带正电荷的金纳米颗粒与带负电的肽段产生静电相互作用，引起金纳米颗粒的聚集；当体系中加入前列腺特异性膜抗原后，由于前列腺特异性膜抗原与肽段的特异性识别作用，带负电的肽段水解为谷氨酸碎片分子，导致金纳米颗粒的分散，反应体系颜色变化快速、明显.该方法简单、灵敏，线性范围为2～10 nmol/L，检测限为0.5 nmol/L.此外，该方法可用于标准加入法测定尿液中的PSMA.

一氧化碳（CO）是一种内源性气体信使分子，具有广泛而复杂的生理学功能.CO分子的生理学效应与其浓度、位置和作用时间密切相关.而现有的一氧化碳供体普遍存在着稳定性较差，剂量难以把控，缺乏靶向性以及对正常细胞和组织器官具有潜在的毒副作用等问题，限制了其进一步的应用.随着纳米科学技术的迅速发展，国内外研究者们构建出一系列能够实现可控释放CO的多功能纳米材料，并将其用于生物医学领域.结合纳米材料自身独特的性能优势，分类介绍了多种内源性/外源性刺激响应型CO控释纳米材料，并概述了可控释放CO的纳米药物在抑制炎症反应、抗菌和肿瘤治疗等生物医学领域的应用，最后对CO控释纳米材料在生物医学领域面临的挑战和发展前景进行了总结和讨论.

异氰酸酯是一类广泛使用的化工原料，但容易挥发到空气中对人体健康造成危害.因此，建立一种快速、方便检测空气中异氰酸酯的方法具有重要的意义.合成了一种荧光探针（N-正丁基-4-羟基-1，8萘二酰亚胺），能与异氰酸酯快速反应，从而使探针的荧光颜色由黄绿色转变为蓝色，实现对异氰酸酯的比率型荧光检测.同时，该探针对异氰酸酯的响应具有灵敏性和选择性.反应机理研究表明，探针萘环4位上的羟基与异氰酸酯基（-NCO）反应生成了氨基甲酸酯基团.为了直接检测空气中的异氰酸酯，制备了一种基于该探针的检测试纸，实现对空气中异氰酸酯高灵敏性、高选择性的检测.该方法对空气中异氰酸酯的检测具有实际意义，同时也为挥发性有机物的检测提供了参考.

开发了一种无标记和快速的检测方法基于氧化石墨烯（GO）和荧光功能性G-四聚体探针（FGP），可用于定量检测氯霉素（CAP）.FGP由氯霉素核酸适配体和富含G碱基的核酸序列组成.核酸适配体用于结合CAP，并且由富含G碱基的核酸序列在K⁺，Na⁺离子的作用下形成的G-四聚体，然后与硫磺素T（ThT）结合后用作信号分子.在没有CAP的情况下，FGP通过π-π堆积相互作用被吸附到GO的表面上，阻碍了G-四聚体的形成导致溶液中的荧光强度低.在加入CAP时，FGP的核酸适配体部分可识别并结合CAP以形成复合物，导致其从GO解吸.因此，游离的富含G的碱基序列可以形成G-四聚体结构并与ThT结合，导致溶液的荧光强度增加.我们观察到荧光强度增加与CAP浓度在2~20 nmol/L范围内呈线性关系，检测限为1.45 nmol/L.此外，该检测系统用于检测加标牛奶中的CAP，回收率在93.2%~103.3%之间.这些结果表明，开发的方法可用于有效检测实际样品中的CAP.

口腔癌系头颈部癌，癌组织均位于口腔内，其非侵入性早期诊断是减少该病死亡的有效手段.唾液系口腔癌变相关物质首先释放进入的体液，取材方便，安全无创，是口腔癌普查筛选、早期诊断的首选指标.本文对唾液肿瘤生物标志物的种类、目前国内外常用的检测方法进行概述，重点阐述新型电化学生物传感方法在口腔癌相关唾液肿瘤生物标志物检测方面的相关应用及其最新研究进展.并对口腔癌相关唾液肿瘤生物标志物电化学传感技术的未来发展方向提出展望，拟为其深入研究与应用提供参考.

探索了有机黑色素纳米粒子对一种目前最有潜力的新型PET成像核素的原位标记方法，制备出新型多功能纳米探针，并进行初步的分子影像研究.以自然存在的黑色素（Melanin）为原料，利用超声破碎法制备超微粒径（5.5 nm）黑色素纳米粒子（MNPs），并使用两端具有氨基的PEG₃₅₀₀对其表面进行修饰，获得具有较好水分散性和氨基活性基团的新型PEG-MNP纳米载体.采用动态光散射（DLS）、透射电镜（TEM）、红外光谱（FTIR）以及核磁氢谱（¹H NMR）对纳米粒子进行充分形貌表征.而后使用溴代琥珀酰亚胺（NBS）作为氧化剂进行长半衰期核素¹²⁴I的原位标记，获得了相应的具有PET成像功能的¹²⁴I-PEG-MNP纳米载体.而后使用游离¹²⁴I、¹²⁴I-PEG-MNP分别进行正常昆明小鼠Micro-PET成像对比研究，同时构建胰腺癌荷瘤鼠模型BxPC3，并进行¹²⁴I-PEG-MNP肿瘤成像研究.结果显示，长半衰期核素¹²⁴I对PEG-MNP的标记率可达99%以上，且体外稳定性良好.Micro-PET图像显示，¹²⁴I-PEG-MNP在小鼠体内未见脱标现象，体内放射性分布与游离¹²⁴I成像差异明显.通过基于选定甲状腺及肝脏感兴趣区（Region of Interest，ROI）的半定量分析表明，经过¹²⁴I标记后的PEG-MNP纳米粒子，与原有¹²⁴I的代谢学行为具有显著的统计学差异（P<0.001）.同时，¹²⁴I-PEG-MNP利用自身的实体瘤高通透性和滞留效应（EPR）在肿瘤部位有明显的富集，并在肿瘤部位滞留超过48 h.上述研究表明，有机纳米粒子PEG-MNP具备标记单质长半衰期核素的能力，并可用于肿瘤模型PET显像，为其进一步构建长循环多模态成像探针提供实验依据.