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胶原蛋白是细胞外基质的主要成分,它在细胞分化、迁移、组织重塑和器官形态发生等大量生理过程中发挥着重要作用。作为关键的结构蛋白,胶原蛋白的过度降解会导致肿瘤、关节炎等严重疾病。大量的临床数据表明,胶原蛋白作为肿瘤微环境的核心组分,是癌症分化、侵袭、转移以及癌症分期的重要诊断标准。因此,构建胶原蛋白的高效检测手段,对肿瘤等相关疾病分子机制的解析和治疗方法的开发至关重要。本论文旨在设计与开发特异性识别胶原蛋白的靶向探针,并探索其在组织成像领域的应用,主要内容如下:第一章:简介胶原蛋白的功能、结构和序列特征,总结归纳胶原相关疾病及其检测方法,以及胶原蛋白多肽探针的相关研究进展。第二章:我们构建了包含（Gly-Hyp-Hyp）8和（Gly-Pro-Pro）8重复序列的两个新型多肽探针FAM-GOO和FAM-GPP,均表现出高特异性识别变性胶原蛋白的能力,并且,FAM-GPP探针不需要进行加热预处理。组织染色的研究表明,FAM-GOO和FAM-GPP都是广谱型探针,可靶向结合来自不同物种、不同种类的变性胶原蛋白。多肽探针FAM-GPP可以持续保持单体状态,完全避免了由热或紫外线预处理带来的潜在风险。该新型多肽探针,提供了一种靶向检测胶原蛋白的方便高效的生物传感器,在胶原相关疾病的诊断和治疗中有良好的应用潜力。第三章:设计合成了由（GPO）3GXO（GPO）4和（GPO）2GXOGPOGXO（GPO）3序列组成的一系列荧光多肽探针,系统研究了X位置不同类型的氨基酸残基对胶原靶向结合能力的影响。我们发现,在X位置为芳香族氨基酸残基Tyr和Phe的两个多肽探针FAM-GYO和FAM-GFO,可良好地结合病变胶原蛋白。新型多肽探针FAM-GYO和FAM-GFO的发现,为构建低三重螺旋结构稳定性的胶原靶向多肽提供了新的策略,为检测疾病组织中的病变胶原蛋白提供了高灵敏、高特异性的方法。第四章:环肽具有更为刚性的结构、更高的酶稳定性、良好的药理特性等优点,我们利用邻苯二甲醛（OPA）与多肽序列中的赖氨酸和半胱氨酸反应,在（Gly-Pro-Hyp）n序列的基础上进行环化修饰,成功合成了一个环肽探针FAM-cCTP。该环肽探针能一直保持单链状态,可以特异性靶向病变胶原蛋白,并成功地用于小鼠和人的组织成像研究。环化策略合成的多肽探针不需要加热等预处理,克服了传统（Gly-Pro-Hyp）n探针的缺陷,为病变胶原蛋白的靶向检测和病理组织染色提供了新的思路。