活性氧(reactive oxygen species,ROS)在生物体进行生命活动的过程中不断产生,如次氯酸(HClO)、超氧阴离子(O2·-)、过氧化氢(H2O2)、单线态氧(1O2)、过氧亚硝基阴离子(ONOO-)以及羟基自由基(·OH)等。内源性活性氧主要是在线粒体呼吸过程中产生的,而外源性活性氧来自于紫外线照射、外源性物质的摄入和致病因子等。众多的研究证明活性氧在生物过程中扮演着多种角色,如在各类信号转导过程、炎症反应、癌变以及神经退行性损伤等过程中,都有活性氧的参与。同时,当活性氧在这些生理过程中过表达时,就会造成脂质体、蛋白质和DNA的氧化,进而引起氧化应激反应,使得生物体内相关功能的紊乱,导致生物体发生损伤。次氯酸(HClO)是一种氧化性非常高的活性氧,在活化的吞噬细胞中由髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)催化过氧化氢与氯离子反应产生。在病原体入侵时,HClO能够杀死侵入体内的微生物,在宿主的固有免疫中发挥重要作用。然而,体内HClO浓度失控会导致组织和器官损伤,与炎症性疾病、神经退行性疾病、癌症等密切相关。含巯基的生物小分子如硫化氢(H2S)、谷胱甘肽(GSH)、半胱氨酸(Cys)和同型半胱氨酸(Hcy)在细胞内发挥着重要作用,是氧化应激反应中的抗氧化剂,是与金属离子结合以及相互作用的螯合剂,同时也是重要的信号分子。这些活性小分子在正常浓度下能够在生物体内保持细胞稳态,维持细胞代谢平衡,但其浓度过大波动会造成细胞内氧化还原失衡,导致细胞无法发挥正常的生理功能。如癌症、心血管疾病、帕金森综合征和阿尔茨海默症等很多重大疾病的发生都与生物硫醇的代谢紊乱息息相关。硫化氢(H2S)作为最简单的含巯基生物小分子,不仅是一种很好的还原性物质,同时也是非常好的亲核试剂。生物体内多种含硫底物之间的相互转化过程中也同时伴随着H2S的消耗与释放。正是由于H2S化学性质的多样性,其在生物体内所扮演的角色同样也是多元化的:H2S能够与其它的活性硫(reactive sulfur species,RSS)一起充当多种组织器官(包括肝、肠胃系统、胰脏、脑组织和循环系统等)中的抗氧化剂及信号分子;同时,体内H2S水平的失调也会导致诸如亨廷顿、帕金森以及阿尔兹海默症等疾病的发生。鉴于HC1O和H2S的重要生理作用,本论文设计合成了两种小分子荧光探针,分别用于检测HClO和H2S,并应用于生物成像,具体如下:(一)利用α-苯硒基酮的氧化-消除级联反应,构建了一种能够对次氯酸进行比率成像的双光子荧光探针。该探针能够高灵敏、高选择、快速、比率响应HC1O,并且具有双光子激发性质。该探针用来检测细胞及动物体内炎症模型中HClO的产生,效果良好。(二)本文基于PET和ESIPT原理,将2,4-二硝基苯基醚作为H2S的识别基团,结合黄酮染料,构建了一种能够定位内质网识别H2S的荧光探针。该探针合成简单,并且能够很好的实现细胞内质网H2S的检测。