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功能材料在与人类健康密切相关的生物医学等领域的应用中起到非常重要的作用。其中,基于稀土、钌配合物及过渡族硫化物量子点的功能材料,由于其特殊的光学性能,使它们在荧光成像、免疫分析、核磁造影、催化及光动力治疗等领域有着重要的应用。因此,本论文中,我们以新型功能材料的生物学应用为目标,以新型金属功能配合物材料及过渡族硫化物量子点的准确结构构筑为手段,紧紧围绕稀土功能配合物、钌功能配合物及硫化钼（钨）量子点材料的发光性能,探索其在荧光探针、光动力学治疗等生物学方面的应用,为性能优异的多功能材料的设计与合成提供重要的实验和理论参考。本论文主要分为以下五部分:一、简要介绍了基于稀土和钌金属功能配合物材料及过渡族硫化物量子点材料在生物医学方面的研究背景,并重点对稀土配合物在传感识别、钌配合物在光动力学治疗及MoS2量子点在金属离子检测上的研究进展进行了较为详细的综述。二、设计、合成了一个酰胺型配体L1和它的稀土铽配合物Tb-1,利用配体L1酚羟基与Pb2+配位和在弱碱性条件下Pb2+水解生成氢氧化物纳米簇的化学过程,研究了这些纳米粒子形成过程中对稀土配合物发光的影响,实现了通过稀土配合物特征发光对Pb2+的识别和检测,扩展了Pb2+识别机制,为荧光化学传感器的发展提供新的思路。三、设计、合成了一个结构新颖的大环多胺三羧酸衍生物配体L3和它的铽配合物Tb-3,测试了Tb-3对Zn2+的荧光响应性质,通过测试得知配合物对Zn2+表现出比率型的响应,并且具有专一的选择性,不受包括Cd2+在内的其它金属离子的干扰。另外,将配合物Tb-3成功的应用于细胞荧光成像中,实验结果表明探针Tb-3具有良好的膜通透性,可以实现在活细胞内对Zn2+的检测,这对Zn2+在生物体系中作用机制的研究具有潜在的价值。四、设计、合成了一个邻菲啰啉衍生物配体L4和它的功能化钌配合物Ru-4,测试了配合物Ru-4本身的磷光性质,并研究了配合物在溶液中的光动力学性质。另外,将配合物Ru-4成功的应用于活细胞成像,考察了配合物在光照前后的细胞毒性,实验证明配合物Ru-4是一个性质良好的光敏剂,有望在癌症治疗等方面发挥潜在的应用价值。五、根据固相合成MoS2纳米片的过程中纳米片生长的特点,发展了一套“模板辅助的固相合成结合超声辅助的液相剥离”的方法,并通过这个方法制备了尺寸均一、形态良好的MoS2量子点,产率达到25 wt%。MoS2量子点具有良好的水溶性、光稳定性和pH稳定性,可以快速检测水溶液中的Fe3+,并进一步检测活细胞中的Fe3+,展现了其作为生物探针的潜力。最后我们用这个方法成功地大量制备了水溶性良好的WS2量子点,并测试了它的荧光性质和对Fe3+的识别性能。