癌症是威胁人类健康的重大疾病。近年越来越多的证据表明肿瘤的发生、发展及转移与其所处的微环境密切相关。微环境与癌细胞之间关系既是相互依存,相互促进,又是相互制约的。对肿瘤微环境的动态示踪对了解其在肿瘤发生、发展、转移过程中所起重要作用、促进癌症个性化治疗、降低肿瘤转移致死率均有着重要意义。肿瘤微环境包括镶嵌在肿瘤周围的循环系统、基质组织及各种蛋白酶、细胞因子等。pH失控是几乎所有固体肿瘤微环境的共同生理特征。正常组织成熟细胞胞内pH值(pHi)为7.0-7.2,细胞外液pH值(pHe)为7.3-7.4。而肿瘤组织中,胞内呈弱碱性(pHi7.1-7.6)而细胞外液呈酸化(pHe6.2-7.1)。肿瘤细胞通过pH梯度“逆转”促使细胞逃避凋亡,提高分裂速度,加快癌细胞侵袭。因此,肿瘤内pH梯度“逆转”为癌细胞发生、发展和转移提供了“完美”的环境。光学成像尤其是近红外荧光,具有组织穿透力强、灵敏度高(pM-nM)、成像迅速(ms-s)等优点,适用于活体动态成像。而具有信号应激能力的荧光探针从“沉默”到“开启”状态能够大幅提高光学成像的示踪信噪比。此外,与pHi相比,pHe具有变化范围大、易于监测等特点。因此,本课题设计一类对肿瘤酸性微环境(pHe)具有信号应激能力的近红外荧光探针。通过活体光学成像技术此类探针能够对肿瘤内部酸化区域进行三维时空监测,对了解肿瘤微环境与肿瘤浸润、转移间的关系提供新方法和新工具。本论文中我们制备了一类新型酸敏感的小分子荧光探针。在此类荧光探针中我们通过酸敏感的腙键桥连两个近红外荧光基团。在正常组织中,空间距离相近的荧光基团由于分子内电子转移机制使其荧光处于“淬灭”状态。但在肿瘤的酸性环境中,腙键断裂导致荧光基团间空间距离增大,“淬灭”作用消失,荧光信号显著增强。此类荧光探针在活体状态下不仅实现了肿瘤高信噪比示踪,还证明了肿瘤内部酸性区域不均匀性分布。本课题后期优化了荧光探针,使其无论是量子产率还是光化学稳定性均有了显著性地提高。本论文构建的小分子酸敏感近红外荧光探针能够快速、动态、无创地描绘肿瘤酸性区域,进而有望研究肿瘤酸性微环境与肿瘤转移倾向之间的关系。此类探针对临床上评估病人肿瘤转移倾向,制定个性化治疗方案,以及对愈后效果评估均具有重要意义。