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纳米等离子体共振散射光谱具有测量精度高，分析范围广等优点，是分析化学领域的重点研究方向之一，目前已被广泛应用于分析传感、生物检测等领域。作为其他分析技术的有益补充，发展基于纳米等离子体共振散射的新方法对复杂体系，尤其是单细胞层面的检测具有重要的研究意义。为了实现基于等离子体共振散射的单细胞分析技术，关键是设计并制备灵敏度高、重复性好以及成本低廉的新型纳米粒子探针。基于此，本文展开了以下几个方面的研究内容:基于等离子体共振能量转移理论，通过散射光谱技术与电化学技术联用，追踪单个纳米颗粒穿过固体孔的过程，为设计基于单纳米颗粒穿孔的分析传感器提供了新思路;设计了等离子体共振能量转移(PRET)—染料分子/金属纳米颗粒耦合系统，通过分析单个金属纳米粒子及其表面修饰染料分子之间PRET的情况，实现了单纳米颗粒上单个分子杂交过程的研究;设计了一种基于环钯配合物羧基化反应的表面增强拉曼光谱(SERS)纳米传感器，实现了细胞内一氧化碳(CO)的高选择性检测;提出了一种基于金纳米粒子(AuNPs)的高灵敏pH探针，实现了细胞内pH分布的拉曼/荧光成像分析，为癌症诊疗提供了新平台。具体内容如下: (1)基于PRET证明单颗粒穿过固体纳米孔 设计了一种基于AuNP的等离子体纳米探针，基于PRET机理研究了单个AuNP穿过氮化硅固体孔的行为。AuNP探针表面修饰了一种罗丹明衍生物分子(Rhod-DPA)，Rhod-DPA分子与Cu2+结合后可以激活Rhod-DPA分子的荧光，AuNP表面Rhod-DPA的结构改变，引起AuNP到Rhod-DPA的PRET效应。在暗视野显微镜(DFM)下可以观察到AuNP探针相应的散射光谱强度发生改变，证明体系中存在Cu2+离子。上述策略的成功建立，为设计基于单个纳米颗粒穿孔过程的分析传感器提供了新思路。 (2) PRET:染料分子/金纳米颗粒(AuNPs)耦合系统 我们设计了一个基于AuNPs的PRET耦合系统，以AuNPs为核心，其表面修饰发卡结构的分子信标(MB)。MB的5'-端标记有染料分子，3'-端修饰硫醇，以用于修饰AuNPs。AuNPs和染料分子之间的距离可以通过MB发卡结构的打开和关闭来调节。为了研究染料分子和不同形态的金纳米颗粒之间的PRET机制，我们在DFM下观察记录AuNPs的散射光谱。基于散射光谱的峰位移数值，可以近似计算不同AuNPs和染料分子之间的PRET相互作用。该体系可成功用于不同金属纳米粒子及其携带的染料分子之间PRET效应的分析，为设计基于PRET的等离子体传感体系提供了有力的工具。 (3)基于SERS技术高选择性检测活细胞内CO 设计了一种新型的基于环钯配合物羧基化反应的SERS纳米传感器，实现了细胞内CO的高选择性检测。将环钯配合物(PC)修饰在金纳米粒子(AuNPs)表面，构建的SERS纳米传感器(AuNPs/PC)能特异性结合CO分子，具有良好的SERS光谱活性。当AuNPs/PC纳米传感器进入细胞后，在CO分子的作用下，AuNPs表面的PC发生羰基化反应，SERS光谱发生显著变化，有利于羰基化反应的原位观察。该SERS纳米传感器可成功应用于生理条件下及单细胞内CO的检测。得益于SERS的特异性及指纹识别特征，该纳米传感器对CO分子具有高选择性，能抵抗其他生物相关物种干扰。以正常人体肝脏细胞和HeLa细胞为例，该新型SERS传感器对细胞内CO的检测限低至0.5μM，证明该传感器可成应用于病理生理样本中CO的检测。 (4)细胞内pH分布的拉曼/荧光成像分析 设计了一种以AuNPs为基底的新型、高灵敏pH探针，实现了细胞内pH分布的拉曼/荧光成像检测。以AuNPs为核心，在其表面功能化特殊设计的双链DNA。该双链DNA由两条互补链DNA-1和DNA-2杂交生成。DNA-1富含胞嘧啶，其3'端与AuNPs连接，5'端与拉曼信号分子(BHQ-2)相连。DNA-2的5'端修饰荧光标记物(Cy5)，由于荧光共振能量转移(FRET)，Cy5的荧光被AuNPs和BHQ-2淬灭。酸性pH值条件下，DNA-1链构象改变，形成i-motif四构体，使得BHQ-2分子靠近AuNPs表面，拉曼信号增强;同时，Cy5标记的DNA-2解离，远离AuNPs表面，打“开”荧光信号。以肺腺癌上皮细胞(A549)为模型，AuNPs探针进入细胞后，在细胞内酸性环境中可以观察到增强的拉曼/荧光信号，实现了单细胞内pH值分布的原位拉曼/荧光成像。该策略为癌症的诊断和治疗提供了简单快速的新工具。