荧光成像技术因灵敏度高、成本低、辐射小被广泛应用于生物成像领域。小分子有机荧光染料作为一类常见的荧光探针,已经成为了分析化学、生命科学和医学研究领域重要的荧光信号分子。但是,传统有机荧光染料大多是平面芳环结构,容易发生π-π堆积,导致聚集诱导淬灭效应（ACQ）,这种情况在高浓度或者水相介质中更加严重,会造成荧光信号的损失,降低检测灵敏度,极大地限制了有机荧光染料在生物成像中的应用。花菁染料具有结构可调、毒性低、波长范围广等优点,是有机染料中研究很广泛的一类。例如,吲哚菁绿（ICG）波长范围处于近红外区域并且生物毒性很低,是FDA批准的唯一临床应用的近红外染料。同样,具有平面共轭结构的花菁染料也存在着严重的ACQ效应,导致其在生物医学领域的应用十分有限。因此,如何解决ACQ问题尤为重要。本论文提出了一种点击反应激活空间位阻来抑制ACQ（anti-ACQ）的新方法,通过对七甲川菁染料甲川链中位进行点击模块修饰,点击反应引发染料结构从反式到顺式构型的变化（E/Z异构化）,产生大空间位阻抑制分子的聚集;并通过理论计算深入探讨了anti-ACQ机理。此外,与传统花菁染料对比,该探针在体内外水平均可实现对肿瘤细胞和组织的高灵敏度成像。本论文的研究内容如下:1.探针良好水溶性是应用于生物医学领域的关键因素之一,传统花菁染料例如ICG,利用磺酸基增强水溶性,但是其细胞膜通透性差,在体循环半衰期只有2.5-3min,不利于肿瘤活体成像。本论文利用聚乙二醇PEG修饰苯并吲哚七甲川花菁染料得到母体染料Cy P7,PEG增强了染料的亲水性并保证了优异的膜通透性。其次,花菁染料的斯托克斯位移都非常小（一般<30 nm）,造成成像时信噪比低,本论文进一步在Cy P7共轭甲川链中位引入氨基点击模块NH₂-Tz（四嗪）得到探针Cy P7T,其斯托克斯位移得到显著改善（109 nm）。而且,当Cy P7T与点击化学模块TCO（环辛烯）反应后,随浓度的增大展现出anti-ACQ效应。这种利用点击激活anti-ACQ的思路为提高成像灵敏度提供了一条新途径,不仅适用于菁类化合物,还可推广到其他有机荧光团。2.为了深入理解anti-ACQ和大斯托克斯位移的机理,用密度泛函理论DFT方法在B3LYP/6-31G*水平下对染料分子最优构型、轨道分布和能量进行了模拟计算。结果表明,母体染料Cy P7从最高占据分子轨道（HOMO）到最低未占分子轨道（LUMO）的跃迁发生分子内电荷转移（ICT）;氮取代后分子平面性变差,Cy P7T发生扭曲分子内电荷转移（TICT）,产生了大斯托克斯位移。探针Cy P7T点击反应前后,染料分子结构从E-异构体（反式）转变为Z-异构体（顺式）,Z-异构体的共轭程度降低,分子空间位阻增大,抑制了分子聚集,产生了anti-ACQ效应。3.将anti-ACQ近红外菁染料用于生物荧光成像,结果表明,与磺酸基化ICG染料相比,PEG化花菁染料具有优异的细胞膜通透能力。在细胞水平上也验证了点击激活的anti-ACQ效应,点击激活后10 min即可观察到明显的荧光信号。活体小鼠肿瘤成像时,能够在5 min内“点亮”肿瘤,肿瘤成像背景信噪比可达5.7。离体解剖分析表明,PEG化染料可延长血液循环时间,实现对肿瘤实时连续成像,并且降低了肝脏代谢的负担,避免了长时间循环带来潜在的生物毒性。具有点击激活anti-ACQ效应的有机染料用于体内外生物成像,具有良好的应用前景。