量子点(QDs)，由于其具有发射谱线窄、激发谱线宽、发光波长随粒径尺寸连续可调、物质稳定等诸多特殊的物理化学性质，使之成为最有希望取代目前生物医学免疫荧光标记材料的最佳候选者之一。近年来，已有大量关于量子点荧光生物标记及相关基础研究的报道，但是对于量子点在光纤倏逝波生物传感器上的研究尚未见报道。另外由于量子点具有极大的比表面积，因此量子点的荧光性质极易受外界环境的影响，这对于量子点在实际中的应用是一个极大障碍。因此，要把量子点的独特性质与光纤生物传感器的优点相结合，形成一种具有新优势的基于发光量子点的光纤生物传感器技术和器件，首先应该理解量子点的荧光性质和周围环境的关系，揭示量子点荧光性质随环境变化的规律，指导基于发光量子点生物探针的光纤生物传感器的应用。　　 针对上述把量子点应用到传感器系统中的一些重要科学基础问题，首先建立了一套利用有机分子探针研究油相量子点的荧光性质和周围环境关系的系统，希望能通过创建的模型从本质上给出导致量子点荧光性质变化的机制；其次，把量子点应用到光纤生物传感器上，需要维持量子点的荧光性质，因此我们研究了蛋白分子以及生物偶联过程对量子点荧光性质的影响，并探讨了蛋白分子导致量子点荧光变化的机制；最后对聚丙烯酸包覆的CdSe/ZnS量子点标记人IgG分子的表征以及利用光纤传感器检测，同时针对光纤生物传感器难以定量检测的难题，研究了稀土离子掺杂光纤在传感器上的应用。上述研究得到的创新性结果，其主要内容归纳如下：　　 1、在核壳量子点中，电子波函数扩展到量子点的整个核壳结构，并延伸到周围的介质中，而空穴被束缚在量子点的核内，同时由于量子点表面存在大量的缺陷，进而改变了量子点中电子波函数的分布，导致了量子点发光的复杂性。我们选择三种富电子体系的空穴传输材料(NPB、TPD和TcTa)作为探针研究了量子点的荧光性质和周围环境的关系。由于是富电子体系，因此空穴传输材料能够阻止电子波函数的扩展，同时容易引起量子点到空穴传输材料的空穴转移。向量子点溶液中加入空穴传输材料导致量子点发生荧光淬灭，经过进一步的实验设计和分析研究证明：向量子点溶液中加入空穴传输材料导致量子点的荧光淬灭，并不完全是由量子点到空穴传输材料的电荷转移，即动态淬灭引起的，其大部分的发光淬灭来源于量子点的静态淬灭，而静态淬灭是由于量子点的表面和界面处存在缺陷态引起的；通过创建的模型把量子点的三个荧光寿命分别归属于三种发光中心：十几纳秒的发光中心是扩展到壳内的电子和界面空穴的复合；一纳秒左右的发光中心是自由激子的发光；几个纳秒的发光中心是界面处的电子和空穴的复合。　　 2、从上面的研究中证实量子点的荧光性质特别容易受周围环境的影响。由聚丙烯酸包覆的CdSe/ZnS量子点，其表面包覆的8 nm厚的聚合物层能部分消除外界环境的影响。为了更好的把聚丙烯酸包覆的水溶性量子点应用到免疫标记中形成具有高生物活性和高发光性能的复合物，本论文研究了人IgG、兔抗人IgG、羊抗人IgG、变性的人IgG、BSA和亲和素等生物分子对量子点荧光性质的影响。向量子点的溶液中加入人IgG分子能够增强量子点的发光，并且随着蛋白浓度的增加，其荧光强度进一步的增加。稳态光谱和时间分辨光谱的实验表明量子点的荧光增强是由于量子点的辐射跃迁率的增加和非辐射跃迁率的减少共同作用的效果。非辐射跃迁率的减少证实了量子点的表面被钝化，而钝化是通过表面配体分子的重新分布来实现的。量子点辐射跃迁率的改变是由于溶液的折射率增加和跃迁偶极矩的增加引起的，初步推测跃迁偶极矩的改变也是由于表面配体分子的重新分布导致的。兔抗人IgG和羊抗人IgG对量子点荧光性质的影响和人IgG一致，变性的人IgG、BSA和亲和素对量子点荧光性质的影响各不相同，这是由于不同蛋白分子对于量子点的辐射和非辐射跃迁率影响不同引起的。为了证实上述推测，在验证实验中，通过设计一个简单的实验：通过增加溶液的粘度调控聚合物的构象，进而调控表面配体构象，结果表明量子点表面配体构象的改变的确能够调控量子点的辐射和非辐射跃迁率。　　 3、要把上述的量子点应用到光纤生物传感器上，首先要形成量子点和蛋白分子的复合物，由于量子点和蛋白分子的表面都含有氨基，我们以戊二醛交联的方法偶联了聚丙烯酸包覆的CdSe/ZnS量子点和人IgG蛋白分子，通过琼脂糖凝胶电泳实验证明量子点和蛋白分子偶联成功；利用固态光谱和时间分辨的光谱研究了偶联过程对量子点荧光性质的影响，证明偶联过程导致量子点荧光性质的变化是由于改变了量子点的表面引起的。本论文利用聚丙烯酸包覆的CdSe/ZnS量子点-IgG分子的复合物作为识别分子代替FITC-IgG复合物，应用在光纤生物传感器系统上，通过设计和完成的对比实验分析和证明利用量子点替代染料分子进行生物标记，可将传感器的灵敏度从10 ng/mL提高到5 ng/mL；本论文把铥离子掺杂光纤代替普通的光纤应用于光纤生物传感器中，创新性地利用光纤中掺杂的铥离子的荧光强度作为光纤生物传感器的量化检测自参比，提高了光纤生物传感器的稳定性和灵敏度。