背景半胱氨酸（Cys）作为一种生物体内常见的氨基酸,参与多种生理过程,包括蛋白质合成、维持氧化还原稳态以及蛋白质翻译后修饰等。Cys的水平异常会诱导肝损伤、癌症和阿尔茨海默病等一系列疾病。因此,开发特异性检测Cys的方法有助于研究生物系统中Cys的产生、分布、代谢和作用机制及相关疾病的早期诊断。有机小分子荧光探针具有低成本、易操作、高时空分辨率、非侵入性、实时监测等众多优点,已被广泛应用于检测生物体内的Cys。但报道的Cys荧光探针大多数具有发射波长短、斯托克斯位移小以及水溶性差等缺陷,在生物成像应用上存在组织穿透深度浅、自发荧光背景干扰、光漂白以及光损伤等一系列问题。因此设计合成具有长发射波长、大斯托克斯位移以及水溶性好的Cys荧光探针变得尤为迫切。目的以二氰基异佛尔酮衍生物作为荧光基团,设计合成一系列具有长发射波长以及大斯托克斯位移的荧光探针用于选择性检测生物体内的Cys。方法1.探针构建:通过化学方法设计合成探针,并采用HRMS、~1H NMR和13 C NMR等手段对其结构表征。2.探针光谱性质研究:通过紫外法和荧光法研究探针的光学性质、检测限、响应速率、选择性、抗干扰能力以及p H稳定性。3.细胞毒性评价:MTT法评估探针的细胞毒性。4.探针在荧光成像中的应用:通过荧光倒置显微镜以及多功能成像仪对细胞和活体内的Cys进行荧光成像。结果1.成功制备了三个基于二氰基异佛尔酮衍生物的Cys荧光探针（DCI-Cys、TMN-NCS、DCI-C-Cys）。2.DCI-Cys具有长发射波长（626 nm）、大斯托克斯位移（185 nm）以及响应迅速（20 min）等优点。DCI-Cys不仅可应用于细胞以及斑马鱼中内/外源性Cys的荧光成像,而且成功监测到Hg2+和白藜芦醇诱导的氧化还原过程中胞内Cys水平的波动。3.TMN-NCS具有高选择性、长发射波长（660 nm）、大斯托克斯位移（210 nm）、高灵敏度（LOD:120 n M）以及低细胞毒性等优点,并且成功应用于细胞以及小鼠体内Cys的荧光成像。4.DCI-C-Cys具有长发射波长（702 nm）、大斯托克斯位移（240 nm）、低细胞毒性、较好的水溶性以及高灵敏度（LOD:93 n M）等优点。此外,DCI-C-Cys成功在细胞和斑马鱼中检测到内/外源性Cys,并被用于监测苦瓜多糖诱导的胞内Cys浓度波动。结论1.三种具有长发射波长和大斯托克斯位移的Cys荧光探针被成功制备,并成功应用于细胞以及活体内Cys的荧光成像。2.三种探针的开发实现了胞内Cys浓度波动的可视化。利用探针DCI-Cys和DCI-C-Cys证实了汞离子具有诱导胞内Cys水平下调的能力,而白藜芦醇和苦瓜多糖的处理可以上调胞内Cys水平。