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研究和开发基于近红外功能性荧光探针,用于分析生物活性物质,有助于研究细胞生理和病理。科研工作者已经开发了很多近红外（NIR）染料用来分析生物硫醇或金属离子,因为NIR（650–900 nm）具有较低的荧光背景干扰,较小的自发荧光,良好的渗透性和较长的发射波长等优点。香豆素作为一种广泛使用的近红外染料,通常用于近红外荧光探针的设计,在过去的十几年里,开发了很多基于香豆素类NIR荧光探针。然而,设计合成的荧光探针难以同时检测Hg2+/Ag+且溶解度差。因此设计合成可以同时检测Hg2+/Ag+且溶解度好的荧光探针是一个巨大的挑战。本课题基于近红外荧光特点和香豆素母体优点,将其综合起来,设计合成具有良好渗透性的荧光探针用于生物体细胞成像。根据不同的香豆素衍生物,设计合成了4–甲基–7–羟基–8–甲酰基香豆素（AL）,4–三氟甲基–7–羟基–8–甲酰基香豆素（CCL）和7–二乙胺基–3–甲酰基香豆素（KL）三个系列的香豆素荧光探针化合物,共设计合成了12个新化合物,AL2、AL3、AL4、KL1、KL2和KL4含有生物硫醇的检测位点;AL1、AL5、CL和KL3含有汞离子和银离子检测位点。本课题选择了AL1、CL、KL3和AL3进行光学性能测试。AL1的主要光学性能测试内容如下:在Et OH/H2O（1:1,v:v）检测体系中,AL1对Hg2+/Ag+检测属于荧光开启型。加入Hg2+/Ag+后,在705 nm处与空白探针AL1相比,探针荧光强度分别增大12倍和5.5倍,而加入其他常见金属离子则无明显变化。对Hg2+抗干扰性能的测试,加入其他常见金属离子后,AL1的荧光强度大约降低了1倍,同理,对于Ag+抗干扰性能,只有在加入Mn2+时荧光强度略有降低,其他金属离子的加入使荧光强度降低了约1倍,其抗干扰性能一般。通过Hg2+/Ag+不同浓度曲线测定,计算出AL1对Hg2+/Ag+的检测限分别为2.7μM和3.2μM。探针AL1与Hg2+/Ag+响应时间分别为45 s和90 min。检测了探针AL1在不同p H条件下的稳定性,结果表明,探针AL1在p H=1–10内可以稳定检测Hg2+/Ag+。对CL做了相同的光学性能测试,在Et OH/H2O（1:1,v:v）的体系中,探针CL对Hg2+/Ag+检测属于荧光开启型。CL中加入Hg2+/Ag+后,在695 nm处与空白探针CL相比,荧光强度分别增大15倍和8倍。探针中加入常见金属离子后,只有Hg2+/Ag+使探针颜色变成黄色,且在紫外灯（λ=365 nm）照射下,探针荧光颜色由蓝色分别变成深红色和橙黄色,因此可以裸眼识别Hg2+/Ag+。对Hg2+的抗干扰性能测试,加入5当量的其他干扰离子,只有在加入Ni2+,Ca2+和Fe3+时荧光强度显著降低,而加入其他金属离子荧光强度无明显变化,而Ag+抗干扰性能相对较差。计算Hg2+/Ag+的检测限分别为0.88μM和8.8μM,响应时间分别为120 s和24 min,对汞离子响应时间较快。研究了探针CL在不同p H值下稳定情况,CL在p H=2–12可以检测Hg2+。p H=2–6可以检测Ag+。探针CL可用于细胞中检测汞离子。KL3为荧光强度降低型探针,先是对其进行了溶剂效果的筛选,最终在纯Et OH体系中检测效果最好。加入Hg2+/Ag+后,在600 nm处与空白探针KL3相比,荧光强度分别降低了2.8倍和1.7倍,吸收峰蓝移40 nm。加入Hg2+/Ag+后,探针KL3的颜色由深黄色变为无色或浅黄色,在紫外灯（λ=365 nm）照射下,探针荧光颜色由橙色变成绿色,因此裸眼可以识别Hg2+/Ag+。研究了探针KL3抗干扰性能,加入1当量常见竞争性金属离子,对Hg2+抗干扰性能,只有加入Al3+,Cr3+和Fe3+使荧光略有降低,其他金属离子并无明显变化,对于Ag+而言,加入常见金属离子使荧光强度都略有升高,总体来说,抗干扰性优良。计算出探针KL3对Hg2+/Ag+检测限分别为3.66μM和5.76μM,响应时间分别为45 s和120 s。探针AL3对Cys,Hcy和GSH三种生物硫醇的检测,设置激发波长为λex=384 nm,狭缝宽度5 nm,发射波长为λem=556 nm,探针AL3浓度为20μM,加入1倍的Cys,Hcy和GSH后,结果显示,发射峰在556 nm处,探针荧光强度分别降低1.6倍,无明显变化和增强1.33倍,探针AL3可以检测Cys和GSH两种生物硫醇。