进入21世纪以来,早期胚胎已成为克隆、辅助生殖、基因修复等尖端生物医学技术的主要研究对象。然而,早期胚胎在体外环境下又异常脆弱,当前应用在早期胚胎上的各种显微操作技术或多或少都会对其造成不同程度的影响,而这种影响往往会被人们所忽视。以往对早期胚胎质量的判断基本是由研究者通过形态学观察来判断,此方法受研究者主观经验影响较大且无法量化。温度和pH对于任何活细胞都是极其重要的生理。胚胎作为一个生命系统,其内部环境可以通过自身调节维持相对的稳定,因此可以通过对温度、pH等胚胎内生理指标的监测来量化胚胎质量,这为实时掌握胚胎发育状况,评估细胞的质量提供了新的方法。因此,如何安全、精确地测量早期胚胎内的温度和pH具有重要的意义。本课题针对当前早期胚胎内环境参数测量的难题,受已有用于细胞参数测量的荧光探针法的启发并对其进行了进一步的改进,提出了一种以聚苯乙烯微球为载体的多荧光微传感器。新设计的多荧光微传感器既继承了传统荧光探针靶向性好、灵敏度高、响应速度快的优点,又克服了传统荧光探针存在细胞毒副作用、易泄露、稳定性差等缺点。本设计的多荧光微传感器搭配具有活细胞工作站的激光共聚焦荧光显微镜使用,可以完成对早期胚胎发育全流程的监测。首先,简述了当前荧光探针在生物显微成像和传感方面的广泛应用,总结了当前制约荧光探针法发展的瓶颈,并列举了当前研究者们对传统荧光探针法的改进。其次,介绍了荧光传感器的基本工作原理并根据本课题的应用场景给出最佳的改进方案:以氨基-聚苯乙烯微球为传感器的载体,通过膨胀法在微球内填充荧光探针罗丹明B用于测量温度,通过化学键键合在微球表面修饰一层异硫氰酸荧光素用于pH的测量,由此制备出新型多荧光微传感器。随后,对多荧光微传感器的性能进行测定,包括传感器工作光谱的测定,温度传感的标定、pH传感的标定和温度补偿、抗离子浓度干扰测定、稳定性和可逆性的测定。最后,成功地制取了小鼠的卵母细胞和精子并完成了体外受精,获得了实验对象早期胚胎。首先通过压电超声显微注射技术将多荧光微传感器植入早期胚胎,然后通过对照实验证明传感器具有较低的细胞毒性,最后完成对早期胚胎内外微环境温度和pH测量。实验数据表明早期胚胎在离开培养环境后表现出一定的自持能力,其温度始终高于培养基4～5℃但最终随着早期胚胎的畸变和死亡逐渐降至室温,在畸变的过程中胚胎内的pH也出现了明显的降低。在早期胚胎的正常发育过程中,胚胎内的温度会在分裂时出现周期性的降低,降低幅度随胚胎内细胞数目的增多而减弱,同时外环境温度的小范围波动并不会引起胚胎内温度的变化。在更换培养基后的4h内,早期胚胎内的pH会逐渐升高至和培养基一致的水平。