汞离子是一种高毒性、易被吸收和积累在生物体内的重金属离子。硫化氢(H2S)是一种具有刺激性气味的有毒气体,近来被认为是继一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)后的第三个内源性气体信号分子。因为容易造成环境污染,危害人类生命健康,对其快速有效的检测已成为环境和生命科学的研究热点。荧光探针作为目前的一种新型检测手段,广泛应用在环境分析、细胞染色、生物分子标记及临床诊断等方面,相较于传统的分析检测方法具有灵敏度高、选择性好、操作简便等优点。除此之外,通过与荧光成像技术结合,有机荧光探针不仅能够对生物体中一个或多个目标分析物进行实时原位无损伤检测,还可用于对活细胞和活体生物分子及其生物过程进行实时监控。因此,在环境监测、现代生命科学及疾病检测等领域,有机荧光探针具有很广阔的应用前景和深远的学术研究价值。目前大多数Hg2+荧光探针由于稳定性和选择性不佳而在应用方面受到一定限制。同样硫化氢探针也是如此。同时,目前报道的H2S荧光探针大都是单光子激发类型,在成像过程中有一定的缺陷,如不能3D成像、分辨率低、穿透性不好、对生物样品光损伤大和容易光漂白等。相比之下,利用近红外光作为激发光源的双光子探针解决了上述问题。围绕上述存在的问题,设计合成能够对Hg2+、H2S进行高选择性检测,并且探针本身稳定性良好的新型荧光探针在环境和生物化学方面具有重要意义。本论文主要进行以下几个方面的工作:第1章,介绍了荧光基础、荧光检测方法、Hg2+和H2S的荧光识别方面的研究进展。第2章,设计并合成了一种基于吲哚衍生物和罗丹明荧光团的Hg2+物种的新型荧光探针L1。该探针可以显示对Hg2+的线性响应,具有高灵敏度和高选择性。随着Hg2+浓度从0 μM增加到450 μM,在575 nm处探针L1的荧光强度从50增至6181(～120倍),其检测限为5.0×10-8M。此外,我们已成功应用探针L1通过荧光成像检测活体MCF-7细胞中的Hg2+物种。第3章,利用FRET机理设计合成了第一个基于NBD胺的双光子荧光探针L。实验结果表明,探针L不仅对H2S的检测体现了高选择性和高灵敏度,而且还表现出了线性响应,检测限低至2.4×10-8M。此外,通过Hela活细胞实验,我们发现这种新型H2S探针L可以通过双光子荧光成像有效地对活细胞内外源和内源H2S进行检测。