近年来,由于细胞内G-四链体的形成与肿瘤发生发展、肿瘤凋亡等具有密切联系,被视为抗肿瘤药物开发的新靶点。对于研究线粒体DNA G-四链体的形成对肿瘤治疗的效果、细胞内的调控机制,最有效的方法之一就是开发荧光配体,结合荧光显微成像技术实现实时荧光示踪。但目前基于线粒体DNA G-链体荧光配体的开发处于初步发展阶段,相关配体开发仍然不足,检测方法有限。基于此背景,本论文设计并合成了苯并噻唑-三苯胺衍生物SPN,并运用光谱学、生物化学等方法研究该化合物与线粒体DNA G-四链体的相互作用和生物活性。本论文的研究内容主要包括:（1）经高斯模拟计算、分子设计与化学合成目标化合物,并对目标化合物苯并噻唑-三苯胺衍生物进行结构表征;（2）运用荧光光谱、肉眼观察探究化合物SPN对线粒体DNA G-四链体的结合选择性、灵敏性、荧光性能、荧光稳定性及两者之间的结合性能;（3）运用CD光谱、CD熔点、紫外滴定、荧光滴定及Job plot分析化合物SPN与线粒体DNA G-四链体之间的结合模式及相互作用机制;（4）通过细胞毒性、细胞成像、线粒体分离的荧光分析、亚细胞共定位成像探究化合物对线粒体的靶向能力及靶向机制;（5）通过酶解实验、细胞内竞争实验确定SPN在细胞内的荧光响应结合位点;（6）通过细胞成像探究化合物SPN作为肿瘤诊断探针的应用潜力。结果表明化合物SPN对线粒体DNA G-四链体具有优异的选择性和亲和力,并具有稳定线粒体DNA G-四链体构象的能力;在溶液体系和细胞体系中,化合物SPN都表现出可以同线粒体DNA G-四链体结合并发出荧光,且主要分布于细胞质线粒体内;该化合物SPN在肿瘤成像中的结果表明本课题成功开发了一种高选择性、高灵敏度、高稳定性的线粒体DNA G-四链体荧光配体SPN,为线粒体DNA G-四链体及机制探究提供了一种有利工具,其对肿瘤的成像效果进一步验证线粒体DNA G-四链体为肿瘤诊断的理想靶点。已经有大量的研究在肿瘤细胞中采用不同的线粒体靶向策略进行肿瘤光疗,但仍存在一定的局限性。同时,单纯依赖于稳定DNA G-四链体来干扰基因组的稳定性,对于肿瘤的治疗效果往往有限。基于以上研究背景,本论文提出以线粒体作为光动力治疗靶点,通过氧化损伤裸露的线粒体DNA,来实现协同加强线粒体DNA G-四链体稳定的肿瘤治疗,可能改善单独PDT和单独稳定G-四链体的抗肿瘤活性不佳的问题。具体内容为:（1）通过紫外光谱分析化合物的ROS生成效率;（2）通过CCK-8实验、群体倍增实验、细胞划痕实验探究化合物SPN稳定线粒体DNA G-四链体后,对肿瘤增殖、基因组稳定性以及肿瘤迁移能力进行初步探究;（3）进一步探究了化合物SPN在细胞内产生ROS的能力及其光分解产物的细胞毒性;（4）最后通过CCK-8法和细胞活死染色探究了PDT激活后,协同线粒体DNA G-四链体稳定的抗肿瘤活性。在肿瘤治疗中,该衍生物SPN溶液体系和细胞体系中均表现出高效的ROS生成效率;化合物SPN在CD熔点实验中表现出具有稳定线粒体DNA G-四链体的能力,在细胞内具有选择性抗肿瘤活性,这可能归因于该化合物稳定肿瘤细胞线粒体DNA G-四链体后,通过影响线粒体DNA的复制、转录和表达,从而诱导的细胞凋亡;最后细胞毒性及活死染色实验证明,结合PDT后,化合物SPN对肿瘤的消融更加高效、彻底。这种多功效协同的单分子化合物,以线粒体DNA为靶点,通过PDT协同加强线粒体G-四链体DNA稳定后的抗肿瘤活性。