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摘要癌症是恶性肿瘤中最常见的一种，最新的癌症报告显示，癌症导致的死亡已经是全世界大多数国家的主要死亡原因。如何实现对癌症的早发现、早诊断、早预防、早治疗是人类与肿瘤疾病正确相处、切实保障人民群众健康和癌症患者生活质量、降低肿瘤病死率、延长生存期最有效和最科学的方法。1930年，德国科学家沃伯格发现，与正常细胞依靠线粒体氧化合成ATP相比，癌细胞是通过高表达葡萄糖转运蛋白（GLUT）利用活跃的糖酵解方式为自己提供营养物质1，从而揭示了葡萄糖转运蛋白1（GLUT1）作为肿瘤标志物的重要地位。目前，临床上主要的肿瘤诊断方法正是基于沃伯格糖酵解效应的正电子发射断层扫描（PET-CT）技术。该技术以18F-FDG为示踪剂，利用肿瘤组织糖代谢旺盛的生理特征，在一定程度上均能被PET/CT检测和识别，因此在临床上具有不可替代的优势。然而，PET/CT技术在利用放射线的同时，还必须使用具有放射性的“18F取代脱氧葡萄糖”示踪探针，两者均对被检测个体带来放射性辐射风险，此外，该示踪剂仅有110分钟的半衰期需要医疗机构具备随时合成放射性核素的资质和能力，临床成本居高不下（PET/CT未列入医保，检查费用平均价格10000元）。上述种种缺陷最终严重影响和限制了PET/CT诊断技术的阳性检出率和临床应用价值。因此，如何有效利用癌细胞高表达GLUT1的特征，设计和开发更安全、便捷、高效的肿瘤识别探针，以实现对早期癌变的检测和诊断将具有十分重要的理论意义和临床实用价值。<br>　　本课题以已知的GLUT1抑制剂多酚类化合物WZB117为基础，设计并合成了一系列特异性强、灵敏度高、光稳定性好、成像背景低、信噪比高、生物相容性优良的生物荧光探针。首先，针对合成的光学探针，我们进行了荧光光谱、光稳定性等物理化学性质研究。其中，荧光探针NBDmOH和NBDpOH具有出较强的荧光强度，NBDmOH化合物的斯托克斯位移达270nm。随后，我们对合成的荧光探针进行了细胞毒性及选择性实验，通过将化合物与BEAS-2B人肺上皮细胞和MCF10A人乳腺上皮细胞共同作用72小时后，发现探针化合物NBDmOH对正常上皮细胞毒性作用很弱，证实了探针化合物NBDmOH良好的生物安全性。然后，我们将荧光探针NBDmOH与只表达GLUT1的L929细胞共孵育，进行抑制剂竞争实验、葡萄糖吸收实验等，发现其能够与GLUT1特异性结合，竞争性抑制GLUT1介导的葡萄糖转运。此外，在体外实验中，与GLUT1可转运的荧光探针2-NBDG相比，NBDmOH表现出良好的细胞相容性，在生理条件下对癌细胞成像的敏感度约为2-NBDG的25倍。NBDmOH的大Stokes位移及其对GLUT1的抑制作用使其能够用于新的GLUT1抑制剂的筛选和流式细胞术介导的癌细胞分化研究。在体内肿瘤诊断成像实验中，GLUT1抑制剂型荧光探针NBDmOH比底物型葡萄糖示踪剂2-NBDG具有更高的对比度、信噪比、肿瘤选择性、荧光稳定性和理想的生物相容性。<br>　　综上，本课题设计合成了一系列具有GLUT1靶向性的抑制剂型荧光探针，其中，探针NBDmOH表现出较高的对比度、良好的肿瘤选择性、较强的荧光稳定性及理想的生物相容性。作为一种非抗体型GLUT1成像探针，NBDmOH不仅为体内外肿瘤检测开辟了道路，而且为后续研究潜在诊断其他糖酵解活性疾病奠定了坚实的基础。