硫化氢（H2S,Hydrogen sulfide）是哺乳动物组织中大量产生的内源性化合物,是继NO、CO之后的第三种内源性的气体信号分子。能够跨生物膜扩散、调节内源性物质的产生、在生理浓度下调节生物途径/功能。目前已有的研究成果表明,内源性硫化氢在生物体内具有同NO、CO相似的性质:在高于正常生理浓度的情况下,硫化氢会使线粒体呼吸受损促进潜在的致命作用、引起神经元兴奋性毒性、在肿瘤细胞中刺激血管生成,促进肿瘤的生长和扩散;而适当浓度的硫化氢在调节大量生理功能中都有一定的作用,例如:可以保护神经元免受氧化作用、抑制胃肠道平滑肌收缩、保护心脏、调节败血症等。因此实现硫化氢含量在生物体内的可视化,对于硫化氢在体内相关疾病的诊断和治疗、对气体递质的病理生理和药理作用的研究具有重大意义。目前已有一些检测硫化氢方法。例如亚甲基蓝法、高效液相色谱法、电化学分析法、气相色谱法、小分子荧光探针法等。除小分子荧光探针法外,其他几种方法均需要破坏生物组织,才可实现硫化氢含量的测定。小分子荧光探针可以在几乎各种体外环境下检测硫化氢的含量,但是光毒性是限制其在动物水平检测硫化氢含量的主要因素。因此,我们利用发光底物设计探针,以期实现体外和生物体内硫化氢含量的可视化,为疾病初期诊断提供依据。本课题主要分为以下两个部分为:第一部分,设计合成了用于检测硫化氢含量的生物发光探针,并进行了生物活性测定。第二部分,利用化学发光的方法,设计合成了化学发光探针SCL-1和SCL-2,进行了体外、细胞内、兔血浆、动物水平的活性测定,得到了可以实现动物体内硫化氢含量可视化的探针。第一部分:与荧光方法相比,生物发光具有发光效率高、不需要激发光源的优势,没有光毒性,被广泛应用于活体成像。其中萤火虫萤光素发光体系因其底物D-lucferin与萤火虫萤光素酶作用产生黄绿色的光、D-lucferin结构稳定,成为了应用最广泛的生物发光底物。我们通过将DNP与D-lucferin 6’位羟基连接在一起,设计了暂时没有发光特性的生物发光探针SBL。结果表明,我们的探针SBL可以与硫化氢特异性的作用,释放出D-luciferin。后者在萤光素酶的作用下产生生物发光,通过仪器检测发光强度定量反映硫化氢的含量,是一个很有潜力的生物发光探针,丰富了硫化氢的检测方法。但是与已有的检测手段相比,SBL的灵敏度较低。因硫化氢在体内含量的特殊性,想要实现硫化氢在生物体内的可视化对检测方法要求很高,必须有更高的灵敏度。因此在第二部分我们研究了用于检测硫化氢的化学发光探针。第二部分:化学发光具有与生物发光相似的优势,最大的不同在于:化学发光不须要在酶的作用即可触发,操作更加简便。1,2-二氧杂环丁烷类化学发光底物具有不需要氧化即可触发化学发光的优势,但是值得注意的是,这类底物不易实现深层组织成像。我们选用了连入金刚烷稳定结构的1,2-二氧杂环丁烷作为化学发光的底物,同时在酚羟基邻位上引入了吸电子的丙烯腈,使其波长往红波方向移动（λ=525 nm）。分别在两个化学发光底物酚羟基上连入了 DNP保护基团,使其暂时失去发光特性,硫化氢可以特异性的作用于新生成的醚键,使其断裂,释放出发光底物。DNP是特异性的硫化氢识别基团,我们的探针SCL-2可以检测到由PAG抑制CSE活性而导致的内源性硫化氢减少,并且借助小动物活体成像仪可以实现在裸鼠体内硫化氢含量的可视化。综上,本论文基于相似的原理开发了三种用于检测硫化氢的小分子发光探针。硫化氢在体内含量的异常与相关的疾病有关,在相应模型中也对这三种探针进行活性测定。这些探针在硫化氢含量测定中均表现良好,SCL-2表现极佳。相信这些探针在后期硫化氢相关疾病的诊断、治疗,以及其他检测方法的设计过程中将发挥重要的作用。