化学生物传感的核心内容是有效获取生物体系内重要化学生物信息以探索各类化学反应过程与生命活动本质。而荧光探针作为化学生物传感技术的基石,由于其操作简单、灵敏度高、能够实时原位检测成像以及无损分析等特点,已日益成为化学、生物、现代生命科学和临床医学等领域不可或缺的分子工具。但是,现有荧光探针绝大部分都是基于探针与分析物反应释放信号报告单元的信号输出模式,这种“一步式”信号输出模式荧光开启的信背比有限,难以实现复杂生物体系中低丰度物质的有效检测,因此发展适用于复杂环境中低丰度物质高灵敏检测的新型荧光探针具有十分重大的意义。本论文工作针对目前小分子荧光探针面对复杂环境中低丰度物质检测灵敏度不足的瓶颈问题,设计了一种借助细胞内固有高丰度物质——胞浆蛋白,对探针输出信号进行“放大”的策略,有效提高探针灵敏度,以解决低丰度物种检测的问题。同时,本论文中所提出的借助细胞内固有高丰度物质进行放大的策略具有通用性特征,可为小分子荧光探针在生物传感领域的进一步发展及应用提供新方法和新思路。基于此,本论文开展了以下具体工作:(1)受自然界中天然花青素染料的启发,通过一步合成法合成了稳定性好、近红外荧光发射、且易于修饰探针位点的类花青素荧光染料20种,并对所合成染料进行荧光性能考察,发现部分类花青素荧光染料在细胞裂解液体系中的荧光强度高于其在缓冲溶液中的情形,以PEF-16染料为例在细胞裂解液中的荧光强度相较于PBS中有6倍的荧光增强。而商业化荧光染料无此现象,使用三种不同细胞的细胞裂解液也具有相似的荧光增强效果。通过对细胞裂解液种各类常见组分的成分分析,确定胞浆蛋白为染料荧光强度的增强因子。并且探针在生理pH(3.0-11.0)条件下具有良好的荧光稳定性。筛选获得了适用于生物成像的“最优化”胞浆蛋白增强型染料PEF-16。(2)以筛选“最优化”胞浆蛋白增强型荧光染料PEF-16为荧光报告单元,设计并合成了基于该染料的H2S探针,同时以商业化的香豆素染料为荧光报告单元设计了具有相同反应位点的控制探针。探针在与目标物H2S发生反应后其叠氮基团被还原为氨基,即从叠氮化探针PEF-16-N3被还原为PEF-16荧光染料,荧光开启,与此同时,被还原的染料在胞浆蛋白存在的条件下,荧光信号被有进一步“放大”(4.12倍),从而实现对低浓度H2S的有效检测;而控制探针即使在有胞浆蛋白存在条件下,与目标物反应后其荧光开启效果也基本与PBS溶液中一致,表明本论文探针相对于其他H2S探针有显著区别。同时对探针的选择性、pH性能以及细胞毒性展开考察,均取得满意效果。随后,将探针用于细胞及组织成像,结果充分证明了该探针能利用细胞内的固有高丰度物质胞浆蛋白对输出信号进行进一步的放大,突破已有探针的“一步式”信号输出模式,有效提高探针的灵敏度,能实现对细胞及活体组织中低丰度H2S的有效检测。