目的:设计合成具有刺激响应性能的近红外荧光分子,并将其应用于肿瘤诊疗或铁死亡过程中氧化还原水平的监测。方法:本论文包括外源性光刺激响应和内源性活性氧物种（Reactive Oxygen Species,ROS）响应的两类近红外光学诊疗试剂的开发与应用1.光疗协同光刺激响应化疗型光学诊疗试剂的开发与应用将苯丁酸氮芥化疗基团与吲哚花菁染料IR-780通过哌嗪环进行桥接,构建光刺激响应型光学诊疗试剂Cy7-CLB,同时以未连接苯丁酸氮芥的中间体作为对比分子L1;通过核磁共振氢谱（~1H NMR）、碳谱(13C NMR)、高分辨质谱（HRMS）等分析技术对Cy7-CLB和L1进行分子结构表征;采用紫外-可见分光光度计及荧光分光光度计研究Cy7-CLB、L1的光谱性质、单线态氧量子产率、荧光量子产率;通过高效液相及HRMS对Cy7-CLB的光刺激断键机制进行研究;以小鼠乳腺癌细胞（4T1）为模型细胞,从细胞层面考察Cy7-CLB、L1的光毒性和暗毒性,对线粒体和溶酶体的靶向性及细胞近红外荧光成像性能;构建小鼠乳腺癌模型以考察Cy7-CLB、L1的活体荧光成像诊断性能、抗肿瘤治疗性能及生物安全性。2.ROS响应型双功能荧光探针的开发与应用以香豆素荧光分子为修饰母核,将其与半花菁类荧光母体相连获得一种新的用于检测羟基自由基（·OH）和半胱氨酸（Cysteine,Cys）的双功能荧光探针Coum-HCy;通过~1H NMR、13C NMR、HRMS等分析技术对Coum-HCy进行结构表征;采用紫外-可见分光光度计及荧光分光光度计考察探针的光谱性质及响应性能;通过高效液相及高分辨质谱研究Coum-HCy对·OH和Cys的荧光响应识别机制;选择人宫颈癌细胞（He La）和铁死亡敏感的人纤维肉瘤细胞（HT-1080）作为模型细胞,考察探针的细胞安全性以及探针对外源性或铁死亡过程中的内源性·OH和Cys的细胞成像性能。结果:成功开发了两种基于不同刺激响应类型的近红外光学诊疗剂Cy7-CLB和Coum-HCy。其中Cy7-CLB能够在体内外均可进行近红外荧光成像和光热成像,且在760 nm波长的光照射下产生ROS进行光动力治疗,同时光刺激产生的ROS对连接物进行切割,以激活前药释放化疗药苯丁酸氮芥,实现了单分子光学成像（荧光成像和光热成像）介导下光疗（光动力治疗和光热治疗）协同化疗以显著提高疗效的治疗策略,并显著降低了光学诊疗剂对正常细胞的毒性。此外,借助一种特殊的顺序响应策略,开发了检测·OH和Cys的新型双功能荧光探针Coum-HCy。Coum-HCy的氢化半花菁部分作为·OH识别位点,并通过与·OH发生脱氢反应,形成近红外荧光产物1(λem=650 nm),然后通过一系列反应与Cys反应生成产物2(λem=453 nm)。Coum-HCy对·OH和Cys表现出选择性的、灵敏的、顺序识别性能。此外,Coum-HCy已用于两种不同的铁死亡引发途径中·OH和Cys的荧光成像。结论:获得了两种分别基于外源性光刺激响应和内源性ROS刺激响应的近红外光学诊疗剂。外源性光刺激响应分子Cy7-CLB将光学成像（荧光成像和光热成像）、光刺激响应、化学治疗与光疗（光动力治疗和光热治疗）协同联用于一体,为发展无创性单分子光学成像介导下的光刺激控释化疗/光疗协同的抗肿瘤治疗前药设计提供新思路。而内源性ROS刺激响应的双功能荧光探针Coum-HCy,可用于监测两种不同铁死亡引发途径中·OH和Cys的不同水平变化行为,它不仅简化了检测程序,还提供了更准确的信息,有望广泛应用于更多与铁死亡相关的生理或病理过程的研究。