一氧化碳作为一种无色、无臭、无刺激性气味的有毒气体广泛存在于自然环境、工业生产以及家庭生活中。实验证明,长期暴露于一氧化碳的环境中可能对中枢神经系统产生显著的影响,从而导致抑郁和记忆缺失等负面影响。而当环境中存在高浓度的一氧化碳时,则会导致生物体死亡。由于一氧化碳这种无色、无味、高毒性的性质,所以被称之为“沉默的杀手”。然而最近的报道证明,一氧化碳又作为生命体系内的一种重要的信使小分子,在许多生理和病理过程中扮演着重要的角色。生命体系内一氧化碳失衡则会引起一系列的疾病。因此,检测生命体系内的一氧化碳具有重要的意义。发展合适的方法检测一氧化碳已然成为一个重要的研究课题。本论文运用分子内电荷转移机制,设计合成了四种不同功能的一氧化碳荧光分子探针,用于检测生命体系内的一氧化碳。1.以三氰基呋喃作为荧光团,以烯丙基碳酸酯作为识别受体成功设计合成了一种长波长比色荧光分子探针LW-CO。探针LW-CO成功实现了检测CO的目的,反应前后溶液颜色发生了显著的变化(黄色到粉红色),能够实现裸眼观察的目的,操作简单。同时,探针也能高灵敏的识别CO,检出限达3.2 nM。在高灵敏性的基础上,探针成功实现了对细胞内外源性CO的荧光成像研究。2.以罗丹明类染料作为分子的荧光基团,用烯丙基碳酸酯作为CO识别受体,设计合成了荧光分子探针FR-CO。探针FR-CO的性能在长波长的基础上进行了一个功能性的优化,使探针能够达到在高灵敏检测CO的基础上成功实现靶向定位检测线粒体内CO的目的。同样地,探针也能达到裸眼比色检测CO的目的,通过无色到粉红色这一反应前后颜色的变化,探针FR-CO可以大致判断环境中CO浓度的目的。3.以4-羟基-1,8-萘酰亚胺作为荧光基团,用烯丙基醚作为识别受体,设计合成了一种比率型荧光分子探针Ratio-CO,探针Ratio-CO的发射峰在460 nm,而当CO加入体系内时,探针的发射峰发生了显著的红移,在550 nm处产生了新的发射峰。荧光光谱呈现了一个良好的等发射点。这一比率结果排除了外界环境因素的干扰,可以使实验结果更加准确。同时探针也成功实现了细胞内外源性CO的比率成像分析。4.基于CO还原硝基变为氨基这一机制,以3-羟基-4-硝基苯甲醛作为识别受体,设计合成了一种新型的近红外荧光分子探针NIR-CO,成功达到了检测细胞内和斑马鱼中外源性和内源性CO的目的。同时基于糖诱导生物系统内CO浓度变化,进一步探讨了基于糖诱导的血红素氧合酶中CO的产生情况。综上所述,本文成功合成了四种不同功能的CO荧光分子探针LW-CO、FR-CO、Ratio-CO、NIR-CO,并进一步对探针的性能进行了研究。结果证明,这四种探针都能达到检测细胞内CO的目的,并都呈现了较高的灵敏度及较快的响应,为后续探讨CO在生命体系内的浓度变化提供了良好的工具。