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摘要研究发现，细胞内的微小化学变化都可能预示着生命体的重大改变，所以随着生命科学的快速发展，对单个细胞甚至细胞器内的小分子，离子，核酸或者蛋白质的精准，灵敏，快速检测等要求更加迫切。荧光传感技术因具有高选择性、高灵敏度、原位实时快速分析、以及对样品无损伤等优点，而成为目前生物分析的热点研究技术。事实证明不断涌现的新型荧光分子探针，实现了对细胞内的分子，离子等高灵敏的特异性检测，为生物分析技术的发展提供了进一步的技术支持。<br>　　本文通过对荧光探针的研究，分别设计了一个基于氧杂葸衍生物的pH荧光探针FR-Lys，实现了定位溶酶体和动态检测其pH变化。基于跨键能量转移的双光子比率型的Cu2+离子荧光探针Np-Rh和Pd2+离子荧光探针Np-Rh-Pd，实现了细胞内金属Cu2+离子和Pd2+离子的特异性识别和组织深度成像。主要内容如下:<br>　　1.在第2章中，通过将氧杂葸，苯并噻唑，和吗啉有机结合起来，设计了一个定位溶酶体的pH荧光探针FR-Lys。在该探针中，吗啉起着定位溶酶体的作用，氧杂葸衍生物随pH变化而开关环，同时pH诱导邻羟基苯苯并噻唑发生或抑制激发态分子内质子转移(ESIPT)过程。实现了探针对pH4.0-6.3范围内比率型响应。该响应过程迅速且可逆，并且此FR-Lys易合成，光稳定性好，低毒性等，这些优点都该探针适合于溶酶体pH动态成像，并取得好的效果。<br>　　2.在第3章中，我们利用双光子荧光团萘衍生物与具有螺内酰胺环状结构的罗丹明B衍生物连接，构建了一个具有D-π-A结构的比率型双光子荧光探针平台。该荧光探针平台电子供体与受体通过跨键能量转移机理发生高效的能量传递90％，同时该探针有大的双发射峰位移为100 nm，大的双光子活性吸收截面。我们利用常见的Cu2+离子为检测对象构建了荧光探针Np-Rh，实验结果表明该探针对Cu2+离子特异性识别，并且检测下限达3.0×10-7 M，在生理条件下稳定性较好，同时实现了对活细胞的高分辨率双光子比率型成像和较深的组织深度(70-180μm)成像。<br>　　3.在第4章中，基于第3章中构建的比率型双光子平台，我们设计了一个Pd2+离子的双光子比率型荧光探针Np-Rh-Pd。探针体系中存在Pd2+离子时，Pd2+离子与探针的受体罗丹明B的螺内酰胺上的N，O原子形成配合物，探针荧光发生波长红移，位移达到100 nm。对Pd2+离子的荧光检测信倍比高达31.2，检测限低至2.3×10-7 M，可以实现对活细胞和组织高分辨率的比率成像和深的组织深度(90-270μm)成像。