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光学传感器具有选择性好、分析速度快、操作简便、灵敏度高以及可视化等优点，是现代分析化学重要的支撑技术。纳米材料具有量子效应、小尺寸效应以及表面效应等特性，因而呈现独特的性质，如表面活性高、比表面积大、低毒、生物相容性好、光稳定强等，展现出常规材料不具备的优越性能，可以作为良好的光学信号传导单元应用于光学传感方法的设计，纳米材料的引入为灵敏的光学传感器的构建提供了卓越的平台。本论文利用贵金属纳米粒子的表面吸收特性以及碳量子点(CDs)、金纳米簇(AuNCs)的荧光性质，结合过氧化物模拟酶的催化活性、荧光共振能量转移(FRET)原理、荧光内滤(IFE)原理、金属竞争配位以及酶水解反应，发展了一系列简单、灵敏以及快速的纳米光学传感新方法用于阴离子和生物酶活性的检测。论文初步讨论了纳米材料与这些目标分析物之间的作用机理，并探索了这些探针在实际样品中的应用。具体内容如下: 1.基于SO42-引起的团聚对半胱胺保护的金纳米粒子(cyst-AuNPs)过氧化物模拟酶催化活性的抑制，建立了一种简单灵敏的比色传感器来检测SO42-。cyst-AuNPs可以催化H2O2氧化TMB的过程，生成蓝色的TMB氧化产物(oxTMB)。SO42-可以通过静电和氢键作用引起cyst-AuNPs的团聚，从而改变cyst-AuNPs的表面性质和催化性能，据此可用于可视化检测SO42-。该比色方法对SO42-检测的线性范围是0.2-4μM，最低检出限为0.16μM，4μM的SO42-可引起肉眼可见的可视化的变化。SO42-与cyst-AuNPs之间的特异性结合作用保证了检测方法的选择性，水体中常见的阴、阳离子均无明显干扰。基于催化体系的放大效应，该比色体系的颜色更易于进行肉眼识别，具有更高的灵敏度。 2.以表面含有氨基的CDs作为荧光探针，以AuNPs作为比色探针和荧光猝灭剂，建立了一种简单、灵敏且具有比色和荧光两种输出信号的传感器用于SCN-的检测。由于SCN-与AuNPs之间较强的结合作用，SCN-可以与CDs竞争从而优先吸附于AuNPs的表面，从而抑制了CDs和AuNPs之间的相互作用，因此，AuNPs溶液保持红色而且CDs的荧光处于“turn-on”状态。将本方法应用于自来水和人体唾液中SCN-的检测，表现出很多优良特性，如高灵敏度、高选择性、低成本、结果准确、简单、快速以及可视化等。本工作首次提出了一种具有两种输出信号的传感器用于检测SCN，使得检测方法多样化，增加了检测的准确度。 3.我们以CDs为荧光发光体，银纳米粒子(AgNPs)作为荧光吸收剂和比色探针，基于AgNPs对CDs的的IFE，建立了一种新型、灵敏的比色和荧光双模式传感器检测乙酰胆碱酯酶(AChE)活性并进行AChE抑制剂的筛选。AgNPs可以通过IFE猝灭CDs的荧光，分散的AgNPs保持黄色;而AChE催化硫代乙酰胆碱(ATCh)水解生成含有巯基的、带正电的硫代胆碱(TCh)，通过Ag-SH和静电作用引起AgNPs的团聚，同时其颜色变为灰色，从而引起其吸收的下降，IFE的减弱使得CDs的荧光保持在“turn-on”状态。AgNPs团聚以及CDs荧光恢复的程度均与AChE的浓度直接相关，据此建立了一种双模式传感器用于AChE的检测。酶的特异性水解保证了方法良好的选择性，常见的蛋白质和酶无明显干扰。 4.以巯基十一烷酸(11-MUA)作为还原剂和稳定剂，我们利用一锅法合成了表面具有大量羧基的AuNCs@11-MUA。通过简单的Cu2+猝灭荧光来调控AuNCs@11-MUA的表面性质，依据Cu2+与11-MUA的羧基以及目标分析物之间的竞争配位作用，实现对胰蛋白酶的检测。利用胰蛋白酶水解牛血清白蛋白(BSA)的特性，发展了一种新型的基于AuNCs的“turn-on”探针。Cu2+与AuNCs@11-MUA表面的羧基具有很强的结合能力，从而引起AuNCs@11-MUA的荧光猝灭。向体系中引入BSA和胰蛋白酶时，BSA被水解为氨基酸以及更小的肽片段，这些物质与Cu2+具有更强的螯合能力，能够将AuNCs@11-MUA/Cu2+复合物中的Cu2+夺取出来，从而阻断了AuNCs@11-MUA与Cu2+之间的电荷转移过程，因此，AuNCs的荧光得以恢复。据我们所知，本研究是第一次基于AuNCs“荧光猝灭-恢复”的策略检测胰蛋白酶的活性，具有检测原理明确、简单、快速、灵敏度高以及选择性强等优点。