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生理活性小分子及离子在生命体中发挥着重要的生理作用,这些组分的特异性检测对解明其生物学功能有着重要的实际意义。在各种检测法中,由于发光(荧光与磷光)探针法具有高选择性、高灵敏度、方便快捷、可与显微镜成像结合对活体生物样品中的生理活性组分进行实时的原位测定等优点,在生物医学与生命科学研究中显示出了重要的应用价值。在本学位论文的研究中,以具有良好光物理性质的钌(Ⅱ)多联吡啶配合物为发光基团,通过配位体的结构修饰,设计合成出了几种新型的钌(Ⅱ)配合物发光探针。设计合成了一种一氧化氮特异性钌(Ⅱ)配合物发光探针[Ru(bpy)2(dabpy)](PF6)2。该探针本身几乎不发光,但在有氧条件下能与NO发生快速的特异性反应而生成具有强发光的配合物[Ru(bpy)2(T-bpy)](PF6)2。与有机荧光探针相比,该探针具有大的斯托克斯位移,好的水溶性、宽的pH适用范围及良好的细胞膜通透性等优点。利用该探针成功地实现了动物细胞内外源性NO的成像测定,及植物细胞内源性NO产生过程及其分布规律的成像测定。综合结果表明,[Ru(bpy)2(dabpy)](PF6)2是一种有效的可检测活细胞内NO生成及分布的发光探针。设计合成了一种硫离子特异性钌(Ⅱ)-铜(Ⅱ)配合物发光探针[Ru(bpy)2(bpy-DPA)Cu](PF6)4。该探针由于铜(Ⅱ)离子与钉(Ⅱ)配合物中的DPA基团配位淬灭了钉(Ⅱ)配合物的特征发光,但在硫离子存在下探针中的Cu(Ⅱ)与其发生作用生成CuS,使得探针的发光显著增强。该探针用于检测硫离子时具有选择性好,pH适用范围宽,灵敏度高,响应速度快等优点,被成功地用于三种环境废水中硫离子的发光测定。设计合成了几种基于钉(Ⅱ)配合物的巯基化合物发光探针：[Ru(CHO-bpy)3](PF6)2、[Ru(bpy)2(DNPSO-bpy)](PF6)2、[Ru(bpy)3-n(DNP-bpy)n](PF6)2(n=1,2,3)。由于配合物[Ru(CHO-bpy)3](PF6)2分子内醛基的吸电子作用,使得其发光很弱且波长红移。该探针可在有机-水混合溶剂中与与半胱氨酸(Cys)／同型半胱氨酸(Hcy)发生特异性的醛基环化反应,导致发光显著增强且波长蓝移。虽然该探针能快速对Cys/Hcy两种巯基氨基酸实现特异性的响应,但其有机-水检测体系限制了其进一步的应用,而以[Ru(bpy)2(DNPSO-bpy)](PF6)2为发光探针时,整个检测过程能在水溶液中进行。在配合物[Ru(bpy)2(DNPSO-bpy)](PF6)2中由于存在光诱导电子转移(PET)作用,使得其几乎不发光,但在巯基化合物的作用下,配合物中的DNPSO发光淬灭基团可被切断,进而使得体系的发光强度显著增强。该探针具有的快速响应,高选择性及高灵敏度等优点使其可用于HeLa细胞内巯基化合物的成像测定。探针[Ru(bpy)3-n(DNP-bpy)n](PF6)2(n=1,2,3)可用于硫酚类化合物的发光测定,由于配合物中存在PET作用使得其发光被淬灭,但在硫酚类化合物的作用下,配合物中的DNP发光淬灭基团可被切断,进而使得体系的发光显著增强。研究发现,具有最大不对称性的配合物[Ru(bpy)(DNP-bpy)2](PF6)2的PET作用效率最大,检测信噪比最佳。以[Ru(bpy)(DNP-bpy)2](PF6)2为探针成功实现了苯硫酚进入活细胞过程及其在细胞内分布规律的发光成像测定。设计合成了一种次氯酸根测定用钌(Ⅱ)配合物发光探针[Ru(bpy)2(AN-bpy)](PF6)2。该探针本身几乎不发光,但能与次氯酸根发生快速的特异性反应而生成具有强发光的配合物[Ru(bpy)2(HM-bpy)](PF6)2。该探针具有灵敏度高、选择性好、不受pH变化影响等优点。利用该探针成功实现了HeLa细胞中外源性次氯酸根及猪嗜中性粒细胞中内源性次氯酸根的发光成像测定。