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摘要稀土掺杂上转换纳米材料（UpconversionNanoparticles，UCNPs）是一种特殊的客-主系统，其中Ln3+离子作为客体分散在尺寸小于100nm的适当电介质主晶格中。Ln3+离子是光学活性中心，由于4f-4f跃迁，在激发时会产生强发射（近红外光、可见光或紫外光）。UCNPs还因具有特殊的光谱特性，包括长荧光寿命、耐光漂白、反斯托克斯位移以及窄的发射带，适用于分析物检测。<br>　　在农业生产中，农药的使用是为了抵制虫害，但是由于操作者的不规范使用往往导致环境及食品出现农药残留，这些都会危害到人们的健康。因此，检测环境及食品的农药残留是非常必要的。在临床上，抗癌药物的使用量需在治疗窗内，如果用药量超过治疗窗所需的药量会给患者带来许多副作用，用药量低于治疗窗则达不到治疗效果。因而，检测生物体液中抗癌药物的残留量由此制定个性化的药物使用量也是非常必要的。基于此，本文采用热分解法合成了UCNPs，基于荧光共振能量转移（LuminescenceResonanceEnergyTransfer，LRET），设计了几种非标记型生物传感器，分别用于环境及食品中的氰草津（Cyanazine，CZ）和啶虫脒农药残留以及生物体液中蒽醌（Anthraquinone，AQ）抗癌药物的检测。具体内容如下：<br>　　第一章：本章基于UCNPs和金纳米颗粒（GoldNanoparticles，AuNPs）的LRET体系，构建简单、低成本、灵敏且具有选择性的反斯托克斯荧光传感平台，用于监测食品和环境中残留的CZ农药。在该体系中，分别以UCNPs和AuNPs为LRET的供体及受体，两者产生静电相互作用，UCNPs的荧光信号会被猝灭。当CZ存在时，CZ的氰基会替换掉AuNPs表面的柠檬酸根离子，从而可以有效地触发AuNPs的聚集。AuNPs聚集后会脱离UCNPs表面，从而终止LRET过程，恢复UCNPs的荧光。该体系的检测范围在0.1~8.0μM，检测限为0.098μM。<br>　　第二章：本章以UCNPs和氧化石墨烯（GrapheneOxide，GO）为LRET的供体及受体，建立了一种检测啶虫脒的新型荧光传感器。利用适配体的芳香核碱基与GO的sp2原子之间的强π-π堆积效应，使得适配体修饰的UCNPs可以靠近GO表面，导致UCNPs的荧光猝灭。当啶虫脒适配体修饰的UCNPs与啶虫脒一起孵育时，适配体优先与啶虫脒结合，这导致适配体的形状产生了变化。适体分子的表面电荷和芳香核碱基的暴露减少了，使得适配体修饰的UCNPs无法靠近GO表面，最终UCNPs的荧光得以恢复。该适体传感器具有简单的易于操作的特点，在最佳的实验条件下，UCNPs的荧光恢复率在0.002~1.0μM范围内与啶虫脒浓度呈良好的线性关系，检测限为1.86nM。<br>　　第三章：本章基于UCNPs和AQ抗癌药物的LRET，利用鲱鱼精DNA（hsDNA）作为媒介，构建了一种非标记型的上转换荧光生物传感器，用于生物体液中AQ抗癌药物的检测。通过带正电的无配体UCNPs，静电吸引带大量带负电的hsDNA形成UCNPs@hsDNA。AQ抗癌药物可以插入DNA的双螺旋结构与碱基对结合，从而拉近与UCNPs的距离。由于AQ抗癌药物在400~600nm存在宽吸收，刚好与UCNPs在545nm处的发射峰重叠，能有效产生LRET现象。随着AQ抗癌药物的浓度增加，UCNPs在545nm处的绿色发光被猝灭，根据荧光猝灭率可以定量检测生物体液中AQ抗癌药物。实验结果获得柔红霉素（Daunorubicin，DNR）检测在1~100μg·mL-1范围内呈良好的线性关系，检测限为0.5069μg·mL-1；阿霉素（Adriamycin，ADM）检测在0.5~100μg·mL-1范围内呈良好的线性关系，检测限为0.2390μg·mL-1。<br>　　综上所述，本课题合成具有上转换荧光性能良好，材料粒径均一，分散性好，符合实验需要的UCNPs。结合良好的猝灭剂AuNPs和GO分别构建灵敏的检测体系用于检测环境及食品中的CZ和啶虫脒的农药残留。并利用hsDNA作为AQ抗癌药物的识别元件，构建了简易的UCNPs@hsDNA传感器用于生物体液中AQ抗癌药物的检测。以上策略，充分利用UCNPs的荧光特性，构建简单、快速的传感机制，为将来制备便携式检测器，实现户外、居家的即时检验（Point-of-CareTesting，POCT）检测奠定良好的研究基础。