在核酸检测方面，与目标脱氧核糖核酸和核糖核酸互补的序列被用作荧光微球上的探针( 表1 )。到目前为止，多种核酸检测已应用于疾病诊断、基因分型等方面 [17] 。由于上转换纳米颗粒具有优异的光学特性，且其光谱与有机染料的光谱间隔较宽，使用三种不同的由上转换纳米颗粒编码的微球，以有机染料作为报告分子进行多重核酸检测。多色量子点标记的微球被用于对血源性病原体的九种遗传生物标志物进行多重检测。

传统上，蛋白质检测主要依赖于酶联免疫吸附测定，但这种方法由于其繁琐且耗时的步骤而受到限制。基于荧光微球的新方法，广泛用于即时检验平台，通过修饰捕获探针来实现高效的蛋白质检测。荧光微球基的蛋白质检测通常基于夹心免疫测定法，其中目标分析物首先被传感探针捕获，然后使用荧光报告分子进行识别。这种能够提供高特异性和灵敏度，适用于多种应用场景( 表2 )。多色量子点微球在悬浮液测定广泛应用，可以多种目标的同时检测，例如免疫球蛋白(IgG)、癌症生物标志物和病原体抗原 [18] - [20] 。抗体作为捕获探针存在难以获得、成本高昂以及对样本变化敏感的问题，研究人员采用分子印迹聚合物作为替代。例如，Liu等人通过将MIP连接到聚多巴胺包覆的QDs-微球上，实现IgG的有效检测 [21] 。Shikha等人利用多色上转换纳米粒子标记微球及报告分子，仅需单一激光源激发实现多重蛋白质检测 [22] 。这种方法不仅简化操作流程，还提高检测效率。近年来，基于金纳米粒子、量子点、碳点、染色聚合物微球等的侧向流动免疫测定在即时检测方面得到广泛应用。例如，Bamrungsap等人开发一种使用荧光掺杂的二氧化硅纳米粒子作为报告分子的侧向流动免疫测定法，用于检测流感A抗原，其灵敏度比传统方法高出8倍 [23] 。

循环肿瘤细胞(CTCs)作为转移性癌症的重要生物标志物，在每10⁹个血细胞中可能仅有1~10个CTCs [24] [25] 。识别这些稀有细胞通常依赖于它们表达的特定肿瘤抗原，如上皮细胞粘附分子和分化簇146。荧光微球由于其易于修饰、优异的稳定性和可重复性，成为CTCs捕获和分离的新工具 [26] 。研究人员通过结合7-氨基香豆素作为光响应连接体与捕获抗体偶联的免疫磁珠，构建一种新型的光化学基础免疫磁分离平台 [27] 。这种平台能够在非侵入性的紫外光或近红外光照射下，通过香豆素基甲基部分的键断裂，捕获CTCs的高效释放，存活率高达97% [27] 。

进一步提高CTCs的捕获效率和纯度，Rao等人开发一种创新方法，使用血小板和白细胞杂合膜包覆的磁珠，通过表面修饰特定抗体形成免疫磁珠 [28] 。这种方法利用血小板识别并与CTCs通信的能力，以及同源白细胞防止循环中聚集的功能，从而提升CTCs的捕获效率和纯度。实验结果显示，该平台能够实现高达91.77%的CTCs磁性分离效率和96.98%的纯度。在传统检测方法中，CTCs的数量通常是通过显微成像直接计数得出。Mines等人使用抗-EpCAM抗体修饰的量子点标记CTCs，并结合抗-IgG偶联的磁珠进行识别和分离 [29] 。

在微生物感染的治疗以及抗菌药物敏感性测试中，及时检测在细菌检测极其重要。传统临床分析方法，例如纸片扩散法、肉汤稀释法和E-test，需要较长的时间才能得出结果 [30] 。因此，开发具有更快分析速度和更高灵敏度的新生物测定技术对于各种细菌的检测变得尤为迫切。例如，Ozcan团队用一种使用聚苯乙烯微球直接计数金黄色葡萄球菌的方法；实现每微升液体中检测到16个细菌的灵敏度 [31] 。此外，Wang等人设计一种基于荧光微球表面涂覆万古霉素的细菌检测方案。通过这种方法，万古霉素能够与细菌细胞壁上的特定配体通过氢键结合，而细菌浓度的变化则由微球发出的荧光信号强度反映出来 [32] 。另一方面，Li等人研究利用静电挤出法制备含有基因改造后的大肠杆菌pTetR-LasR-pLuxR-GFP的海藻酸甲基丙烯酸酯水凝胶微球。这些微球在接触铜绿假单胞菌代谢产物后，绿色荧光蛋白表达量随代谢物浓度(从0.1 μM至10 μM)的增加而上升 [33] 。这样的进展不仅提高了检测的速度和准确性，也为未来的细菌检测技术开辟新的路径。

荧光微球在医药领域具有广泛的应用，包括药物传递、疾病诊断、自我检测工具的开发以及药物筛选和基因研究等。通过调节荧光微球的材料组成和结构，可以控制药物的释放速率和位置。例如，Mehmood [34] 研究了环三磷腈和荧光素交联共聚的微球(PCTPF)，将抗癌药物氟尿嘧啶负载在其上进行体外释放试验，结果表明药物释放是可控的。基于荧光微球的免疫荧光分析在疾病诊断方面具有众多应用。Wei [35] 等人开发了一种使用微米级光学钠钙玻璃微球的荧光免疫测定法，这种方法可以显著缩短分析时间至12分钟，并提供较大的反应面积以增强信号。对于幽门螺旋杆菌这种被世界卫生组织列为第一类致癌物的病原体，Wang [36] 等人开发了一种利用时间分辨荧光微球侧流免疫试纸条的方法来检测唾液中的该菌，整个过程只需8分钟，对设备要求低，便于快速筛查。荧光微球可用于药物筛选过程中的高通量检测，实时监测药物与靶标分子的结合过程，迅速识别出有生物活性的药物候选物。此外，在基因研究领域，荧光微球通过标记DNA或RNA分子实现对基因分子的高效追踪和检测，如Liu等人开发的一种方法用于定量检测多组miRNA，表现出广泛的线性动态范围和高灵敏度。

荧光微球凭借其独特的光学特性，在药物治疗、疾病诊断、自我检测、药物筛选及基因研究等多个方面提供了新的可能，展示了其在生物医药领域的广阔前景。

荧光微球在环境监测领域也展现出巨大的应用潜力。在水质监测中，荧光微球可以作为灵敏的传感器用于检测重金属离子、有机污染物和病原微生物等。通过表面修饰特定的识别分子，如螯合剂、抗体或核酸适配体，荧光微球可以实现对目标污染物的高选择性检测。荧光微球能够与特定污染物结合，并通过荧光信号实现对这些污染物的高效检测。例如，Gui [37] 设计了一种双发射分子印记介孔微球，用于水中孔雀石绿的特异性识别和测定。这种比率荧光传感器利用掺杂绿色荧光CdTe量子点作为参考信号，红色荧光量子点作为分析信号，当孔雀石绿存在时会淬灭红色量子点的发光，从而实现从橙色到绿色的颜色变化，其线性响应范围为27.4 nM至137 μM，检测极限为17.0 nM。Zhang [38] 等人开发了基于双色荧光微球标记的多重免疫色谱分析方法，可以同时测定鱼样品中的微囊藻毒素(MC-LR)和冈田酸(OA)，在最佳条件下20分钟内即可完成检测，检测限分别为0.074和2.42 μg/kg。这种方法提供了一种便携式且灵敏的现场检测模式，适用于多种污染物的同时检测。除了检测功能，荧光微球还被应用于污染物的吸附和去除。Li [38] 以3-氨基丙基三甲氧基硅烷为硅源，硼酸为掺杂物质制备了硅量子点，并成功负载于介孔二氧化硅微球上(SiO₂-SiQDs)，不仅实现了对水基质中金离子(Au³⁺)的低检测限(13.67μg/L)，还表现出高效的Au³⁺吸附能力(最大吸附容量为530.7mg/g)。这表明SiO₂-SiQDs荧光微球在环境监测和保护方面具有重要意义。

荧光微球凭借其独特的光学特性，在环境污染物的快速检测、多重分析以及有效去除等方面展现了巨大的潜力，为环境保护提供了强有力的技术支持。

在材料科学领域，荧光微球被广泛应用于功能材料的制备和光学器件与显示技术中。作为功能材料的构建单元，荧光微球可以用于制备光子晶体、智能涂料和防伪材料等。通过调控荧光微球的尺寸、形状和排列方式，可以制备出具有特定光学性能的功能材料。例如，基于荧光微球的光子晶体可以用于制备高反射率涂层和光学滤波器。在光学器件和显示技术方面，荧光微球被用于制备高亮度、低功耗的显示器件。通过将不同颜色的荧光微球集成到显示面板中，可以实现全彩色显示。此外，荧光微球还被用于制备光学传感器、激光器和光波导等器件。例如，基于上转换荧光微球的光学传感器可以实现对近红外光的高灵敏度检测，在生物成像和光通信领域具有重要应用。