荧光探针作为一种灵敏度高、检测限低、选择性好、成本低的分析检测技术,已经应用到生物、化学、医学以及环境检测等领域。随着近年来的发展,有关各种离子、活性物质、酶的荧光探针被大量报道,然而这些探针多数采用单光子激发,限制了其在生物体系的应用。近年来,双光子成像技术作为一种新型的成像技术,与单光子相比具有更长的激发波长、较大的空间分辨能力、更深的组织穿透能力以及更长的荧光观测时间。双光子探针为了能够在双光子显微镜下进行成像必须具有较大的双光子吸收截面,而目前发展的双光子探针的吸收截面均较低。因此发展拥有大双光子吸收截面的荧光探针具有重要的意义,同时对于双光子荧光探针的研究也是国际科学研究的热点领域。本论文以氧杂蒽染料与萘染料为母体分别合成了检测硝基还原酶、Pd(0)、肼三类物质的双光子荧光探针。(一)根据已有文献,选择双光子吸收截面较大的氧杂蒽类双光子荧光染料GCTPOC为母体,使用对硝基苄溴为硝基还原酶(NTR)的识别位点,设计合成了新型检测硝基还原酶的荧光探针。我们对该探针进行了光谱性能和细胞毒性等测试,发现探针对NTR的响应速度快,检出限低,对细胞毒性小,适合运用到生物体系中。除此之外我们还用探针成功检测了乏氧肿瘤细胞中的硝基还原酶,并对肿瘤组织中乏氧区域进行了组织成像,达到了接近70μm的深度。我们期望,该探针能很好的应用于肿瘤疾病的检测与治疗中。(二)使用氧杂蒽类双光子荧光染料GCTPOC作为荧光核,使用碳酸丙烯酯作为零价钯识别位点,设计与合成了快速检测零价钯的新型双光子荧光探针。探针本身由于羟基受保护,荧光非常弱,加入零价钯相互作用后生成GCTPOC,使得荧光增强。该探针对零价钯响应迅速,可以在6分钟内完成检测。对目标物有良好的选择性和灵敏度,并成功地使用该探针检测到细胞与组织中的零价钯,穿透能力达到170μm,充分体现双光子探针的优越性。(三)以萘为荧光母体,首次使用苯并噻唑-2-乙腈作为肼的新型识别位点。探针本身没有荧光,加入肼之后反应生成腙,使荧光恢复。探针有较好的光稳定性,对目标物有较好的选择性,因此成功的应用于检测细胞与组织中的肼,探针还成功地实现对环境中肼的检测。因此,在环境监测及对生物体内肼的检测中有巨大的潜力。