生命的原动力是依靠多种化学物质参与的生理过程的运行,即使是痕量的存在,也可以发挥巨大的作用。金属离子就是其中不可或缺的一类物质,在金属酶调控、基因转录、维持蛋白质核酸以及激素等大分子正常结构和功能方面都发挥着重要作用。一些金属离子在浓度较高时会对生命体产生一定的致毒和致病作用。因此,发展细胞内金属离子的成像研究,检测生命体征变化的初始阶段,对于控制和改善机体现状具有重要的指导意义。与传统的金属离子测定方法相比,分子荧光探针兼具选择性高、灵敏度高、操作便捷、实时原位检测等能力,已成为体内金属离子检测的有力手段。本论文选择与人类健康相关的Al³⁺和Zn²⁺为研究对象,分别合成了对应的荧光探针,考察了识别作用及检测能力,并通过一些表征技术验证了作用机理。第一章:对金属离子的小分子荧光探针的设计理念、检测机理和发展现状进行了小结。第二章:基于CHEF原理,发展了可高选择性检测Al³⁺的四齿配体偶氮化合物荧光探针HDBD。该探针由简单易得的原料邻氨基苯酚和间苯二酚经一锅法合成,与Al³⁺的螯合能力较强,具有较强的抗干扰能力,其他常见的金属离子基本不干扰HDBD对Al³⁺的测定。探针HDBD的最大荧光发射波长为566 nm,与Al³⁺配位后,荧光强度增加近8倍,灵敏度较高,已被成功用于Hela细胞中Al³⁺的成像研究。第三章:基于ICT原理,发展了可与Zn²⁺快速配位的联吡啶基二齿配体荧光探针BPDO。该探针通过3-羟基吡啶和碘苯二乙酸在室温下一步合成,对Zn²⁺具有良好的选择性和较高的灵敏度,形成的BPDO-Zn²⁺配合物量子产率高,已被成功用于HepG2中Zn²⁺的细胞成像研究。第四章:总结与展望。