氧化应激是机体中活性氧或活性氮（ROS/RNS）的产生与抗氧化防御之间的一种失衡状态,它会导致生物体发生氧化损伤。细胞通过两种途径抵抗这种损伤。一种是采取预防机制,如超氧化物歧化酶可以在损伤发生前清除ROS。另一种是修复已经损伤的生物大分子,如DNA和蛋白质。其中蛋白质中的蛋氨酸残基是最易受ROS影响的物质之一,会被氧化成蛋氨酸亚砜（methionine sulfoxide,Met SO）,从而破坏蛋白质的结构和功能。而蛋氨酸亚砜还原酶（methionine sulfoxide reductases,Msrs）能特异性地催化Met SO还原为蛋氨酸（Met）,进而修复含Met的蛋白质结构并恢复其生理活性。因此,Msrs在抗氧化系统中扮演着重要的角色,它的水平异常与一系列神经系统疾病如阿尔茨海默病、帕金森病等密切相关,因此识别和成像氧化应激下神经元的Msrs可以进一步了解Msrs和这些疾病间的联系。荧光传感和成像技术因高灵敏度、高选择性以及高时空分辨率,被认为是研究包括酶在内的生物目标的有力工具。目前报道的Msrs探针大多仅通过单一波长的荧光强度变化进行检测,这会受到探针浓度偏差或环境因素的干扰。而至今报道的两种检测Msrs比率型荧光探针都是基于分子内电荷转移（ICT）机制设计的。但是它们也存在一定的局限性,如表现出高度重叠的双发射而没有线性响应,或者非常弱的比率特性,所以不适合在细胞中精确检测Msrs。因此,开发具有可靠的比率响应,抗干扰能力强的新型探针是非常必要的。第一章中,首先介绍了Msrs在生物体中的作用并指出它与神经系统性疾病的联系。然后综述了各种检测方法（包括比色法、荧光法等等）,指出了目前检测Msrs存在的局限性,最后提出了本文的解决策略。第二章中,设计并合成了一种分子内电荷转移和荧光共振能量转移（ICT-FRET）集成的单分子平台用于神经元和小鼠脑组织中Msrs的双光子比率荧光传感。探针在识别Msrs之后,ICT被激活且分子内的能量供体与受体之间的FRET过程被开启,产生了比率型荧光信号输出,提高了检测的准确性,并且成功地观察到氧化应激下神经元内Msrs的活性上调。同时采用双光子激发,增加了穿透深度,可以进一步用于鼠脑切片成像。研究发现,与正常鼠相比,AD鼠各脑区的Msrs的水平明显下降。在第三章中,合成了一种超分子室温磷光探针1（?）CB[8],通过检测Msrs前后探针的寿命的变化来进行分析。磷光寿命作为响应信号可以除去生物自身荧光的影响,从而提高信噪比,进一步减小了生理环境对检测的干扰。并且与基于比率型的荧光探针相似,探针的寿命与探针的浓度或激光源的功率无关。该探针可以应用于神经元以及AD老鼠脑切片的的磷光成像与检测,为了解与Msrs相关的生理和病理情况提供指导性方法。