细胞内的氧化还原物种,如活性氧（ROS）、活性氮（RNS）和活性硫（RSS）等,在调控细胞内氧化还原稳态和维持细胞功能中扮演着重要的作用。线粒体是细胞的“能源工厂”和凋亡信号的枢纽,其功能的实施显著依赖于其氧化还原状态。因此,发展高效灵敏的方法检测线粒体的氧化还原物种对进一步阐明它们的生物学功能具有十分重要的意义。与传统的分析技术相比,荧光成像技术具有结构简单、易于修饰、反应迅速、成像分辨率高、选择性好和无创等优点,是检测生物分子不可或缺的有效工具。据此,本论文设计和合成了荧光探针检测线粒体内两种重要的氧化还原物种:硫化氢（H₂S）和过氧亚硝基阴离子（ONOO^-）。具体内容如下:（1）H₂S作为重要的气体信号分子,参与多种生理和病理过程。因此,我们以哌嗪修饰的二苯乙烯基吡啶盐作为荧光团,7-硝基-1,2,3-苯并噁二唑（NBD）为响应基团,发展了荧光探针MNOP-H₂S。该探针具有显著的荧光响应（>130倍）、大的托克斯位移（190 nm）、优异的灵敏度和选择性。更重要的是,该探针具有较低的检测限（29 nM）,可应用于检测不同活细胞和斑马鱼基准的H₂S水平。此外,该探针被成功应用于区分具有不同H₂S水平的癌细胞与正常细胞以及证实内源性产生的线粒体H₂S在血管内皮生长因子（VEGF）刺激人脐静脉内皮细胞（HUVEC）迁移中的作用。（2）ONOO^-作为重要的ROS/RNS,具有强的氧化性与亲核性。细胞内异常水平的ONOO^-会导致急性炎症、神经退行疾病、心血管疾病、甚至癌症等众多疾病。我们以水杨醛吖嗪为荧光骨架、硼酸酯为响应基团和三苯基膦为线粒体靶向基团,发展了检测线粒体中ONOO^-的荧光探针TBSA。该探针具有如下特点:a)较高的选择性和灵敏度;b)基于分子内电荷转移（ESIPT）机理和聚集诱导发光（AIE）效应呈现点亮的荧光响应;c)被成功应用于检测HepG2细胞和斑马鱼中内源性和外源性ONOO^-的产生。抗癌诊疗前药具有癌症诊断和治疗的双重作用,在癌症的个性化治疗和精准靶向治疗中扮演着重要的角色。癌细胞与正常细胞相比,其线粒体功能紊乱并呈现出异常的氧化还原稳态,需要更高浓度的ROS和谷胱甘肽（GSH）来维持其恶性表型。癌细胞的这种氧化还原缺陷为发展线粒体靶向的促氧化抗癌诊疗前药提供了机遇。（3）先前文献报道:嫁接线粒体靶向基团（三苯基膦）的水杨醛吖嗪可通过促进ROS产生杀死癌细胞,同时因AIE效应发光,实现诊疗的目的（Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,14225）。据此我们拟使用2,4-二硝基苯磺酸酯封闭该结构中的两个羟基,设计GSH激活的促氧化诊疗前药Mito-TSSA。我们推断:该分子可被癌细胞中高浓度的GSH激活,原位释放出羟基,通过ESIPT机理和AIE效应点亮其荧光。同时因其富集在癌细胞线粒体内,促进ROS产生和干预能量代谢实现选择性杀死癌细胞。目前我们已完成该分子的合成,后续生物实验正在进行中。