荧光探针由于其具有操作简便、分辨率高、灵敏度高和分析速度快等优点,在分子检测、细胞标记、活体研究中具有广泛的用途,使其在疾病检测、诊断与治疗中扮演重要的作用。目前,共轭聚合物荧光纳米粒子(CPNs)作为一种新颖的荧光探针出现,而发射红色荧光的CPNs由于其具有良好的光稳定性、优异的生物相容性和对生物组织的低伤害,使其在生物传感和细胞成像中具有良好的应用价值,甚至为癌症等重大疾病的诊断与治疗提供有利的工具。硝基还原酶(NTR)通常被认为是肿瘤细胞或缺氧细胞的一种标志,因此,发展一种检测NTR的荧光探针至为重要。基于以上观点,本论文完成了以下工作:1.基于共轭聚合物PDBPTBT红色荧光纳米粒子的细胞成像研究本文开发了一种新的给电子结构单元二苯并吡喃(DBP),其在两个苯环之间具有环状吡喃环。由于环化的吡喃环和烷氧基链的支链有助于减少固相中的紧密堆积,因此,本文提出该设计有助于制备出明亮红色荧光的CPNs。利用烷氧基支链取代的苯并噻二嗪和DBP通过Suzuki缩聚合成红色荧光发射的共轭聚合物PDBPTBT,在有机溶剂中显示出大的摩尔消光系数、深红色荧光,其荧光量子产率高达72%。本文利用两种常用的双亲性聚合物非离子表面活性剂普鲁士F-127(F127)和聚苯乙烯马来酸酐(PSMA)快速沉淀共轭聚合物PDBPTBT制备了明亮红色荧光的CPNs。该方法过程简单且具有良好的再现性,制得的CPNs在水溶液中相当稳定,在制备后几个月没有观察到沉淀和聚集现象。另外,所得到的共轭聚合物纳米粒子的量子产率在36.8%-51.8%,粒径在10.2-36.8 nm。为了进一步让CPNs保留在细胞内,本文将4-氨基丁酸乙酯盐酸盐通过EDC催化偶联修饰了P3/PSMACPNs,在CPNs表面上引入酯基,增加了其与细胞膜的结合并将其应用于细胞成像中。实验表明,将该纳米粒子与细胞共同孵育4小时,红色荧光可保持大约一周时间。因此该共轭聚合物纳米粒子实现了较长时间的细胞追踪,为肿瘤细胞的检测和修复提供了有效的工具,尤其是为癌症的诊断和早日治疗提供了新的材料和新的方法。2.基于三氰基二氢呋喃(TCF)红色荧光探针的硝基还原酶检测NTR是肿瘤细胞或缺氧细胞的标志物,因此,发展一种检测NTR的荧光探针至为重要。以三氰基二氢呋喃(TCF)为电子受体,氨基或羟基取代的苯环作为电子供体,可以构建光稳定性好的红光发射荧光分子。本文设计并合成了一种基于TCF的红色荧光探针。该探针分子中由于具有强荧光猝灭基团硝基使其本身无荧光或产生较弱的荧光。在还原性辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)存在下,NTR可以将硝基催化还原为氨基。氨基作为供电子基团使分子中电子云分布改变形成p-π共轭体系,产生的推-拉效应使探针分子中的荧光恢复。本文进一步研究了该探针在体外与NTR反应体系的荧光强度随反应时间的变化规律以及探针的选择性和灵敏度等,为探针能够应用于细胞成像提供了基础。而后本文探究了细胞内源性NTR的检测。通过加入NTR抑制剂作为对照研究了检测特异性,结果表明了该探针对NTR的高选择性。该探针不仅合成过程简单易操作,而且具有对生物组织的损伤小,自身的荧光干扰小等优点。更重要的是,利用该探针的荧光分析方法简便,灵敏度高,选择性高,结合荧光共聚焦显微成像技术可以实现对不同种类细胞中NTR的实时观察及检测,此外该探针也可用于体外实验中NTR抑制剂的筛选。