碳点(C-dots)具有优异的光学和导电性能及良好的生物相容性,已经成为碳纳米材料领域研究的热点之一。碳点的制备主要有激光消融、电化学氧化、微波辅助、电弧放电、水热法和湿法氧化等方法;其在离子检测和生物成像等领域有较广泛的应用研究。然而,目前已报道制备的碳点的方法在荧光量子产率和碳源选择方面还存在一定的局限性。因此寻找更有效的制备方法和更合适的碳源显得尤为重要。石墨烯作为另一种研究热点的碳基纳米材料,具有良好的物理和电化学性能,其层状的结构有利于电子的传输,呈现了优异的电化学特性;易与荧光试剂发生荧光能量转移。因此利用碳点和石墨烯研制灵敏度高、选择性好的生物传感器有着重要的理论意义和实际应用价值。PML/RARα融合基因发生于95%的急性早幼粒细胞白血病(APL)中,是APL的标志基因,检测PML/RARα融合基因对APL的早期诊断、疾病监测及预后具有重要意义。本论文的主要研究工作如下:(1)以藕粉作为碳源,通过一步水热绿色法合成荧光碳点。通过TEM、XPS、紫外和荧光光谱等方法对产物形貌粒径、表面结构及光学性能进行表征。实验结果表明合成碳点的荧光量子产率为2.38%,荧光寿命为1.39 ns。以骨肉瘤细胞为模型细胞,进行了荧光标记实验,结果表明该方法合成的碳点成功对骨肉瘤细胞进行了荧光标记,可应用于细胞标记、生物成像、生化分析及光电等研究领域。(2)利用碳点和氧化石墨烯之间的荧光能量转移原理,结合分子杂交技术,构建了一种荧光DNA生物传感器用于检测急性早幼粒细胞白血病PML/RARα融合基因。首先将单链DNA探针修饰在碳点表面,形成ss DNA探针修饰的碳点(ss DNA-C-dots);利用ss DNA与氧化石墨烯静电作用,再结合碳点与氧化石墨烯的静电和π-π堆积的相互作用,ss DNA探针修饰的碳点吸附在氧化石墨烯表面,碳点和氧化石墨烯之间发生荧光能量转移,进而使碳点的荧光淬灭。当目标DNA链加入后,与修饰在碳点上的ss DNA探针杂交,形成刚性的双链DNA序列,使吸附在氧化石墨烯表面的ss DNA-C-dots脱离氧化石墨烯,碳点的荧光恢复,利用荧光检测信号强度变化,构建了荧光DNA生物传感器,并用于急性早幼粒细胞白血病PML/RARα融合基因的检测。实验结果表明,荧光检测信号与目标ss DNA的浓度在2.0×10-8~1.5×10-7 mol/L范围内呈较好的线性关系,检测限为1.5×10-9 mol/L。此外,该传感器能够很好地识别杂交溶液中的互补、单碱基错配和部分碱基错配的碱基序列,可实现对PML/RARα融合基因的灵敏、特异和定量检测。(3)利用碳点与氧化石墨烯间π-π堆积和静电相互作用,制备了碳点@氧化石墨烯(C-dots@GO)的纳米复合材料,结合GO大的比表面和丰富的羧基基团,将氨基修饰的ss DNA探针通过酰胺共价键固定在C-dots@GO电极表面,增加了对分子探针的负载量,再与强导电性的C-dots有机结合,以亚甲基蓝(MB)为电化学杂交指示剂,根据杂交前后检测电信号的差异,构建了一种电化学DNA生物传感器,并用于急性早幼粒细胞白血病PML/RARα融合基因的检测。本方法构建的电化学DNA传感器具有较好的特异性,能够很好的区分不同错配的ss DNA序列。在实验优化的条件下,检测电信号与目标DNA的浓度在0.25~2.5 nmol/L浓度范围内呈良好的线性关系,检测限达到0.083nmol/L,可实现对目标ss DNA序列的灵敏、定量检测。