铱（Ⅲ）配合物拥有长的磷光寿命、大的斯托克位移、可调的发射波长等性质,被广泛应用于细胞器成像。本文以铱（Ⅲ）配合物为磷光团,利用主配体结构在溶液中的变化情况,来调整铱配合物的光物理和光化学性质。将溶液性质的变化通过光信号的变化进行传导,并通过成像技术观察细胞器在活细胞中的活动。第一章为绪论,简单介绍了细胞器、磷光铱（Ⅲ）配合物的合成及其性质、荧光成像技术、溶酶体和线粒体的作用、结构和性质。介绍了光动力治疗的背景及铱（Ⅲ）配合物作为光动力治疗试剂的应用前景。着重介绍了靶向溶酶体和线粒体的金属配合物的设计思路,和磷光铱（Ⅲ）配合物在细胞溶酶体和线粒体中的应用。最后根据铱（Ⅲ）配合物的研究现状,提出了本论文的研究思路。第二章设计了以双端吡啶基碳链为主配体的三个双核铱配合物和作为对照的单核铱配合物。由于两个铱核间的碳链长度不同,这些双核铱（Ⅲ）配合物在不同粘度的溶液中表现出不同的磷光寿命和磷光强度,磷光寿命和强度的变化与溶液粘度的变化成正相关。其中1在甘油-水体系液体中,其磷光寿命和强度的对数与溶液粘度的对数成线性关系,3同样具有粘度响应能力,但响应精确度远差于1,而以一个C-Cs键连接两个吡啶基的化合物2在紫外灯下几乎看不到磷光强度的变化。将1应用于细胞成像,发现其能定位于溶酶体,利用对肿瘤细胞和正常细胞溶酶体微环境粘度的磷光寿命和强度差异,1可用于区分肿瘤细胞和正常细胞。第三章设计了两对异构的铱（Ⅲ）配合物（Ir1-Ir4）,其异构来源于主配体咪唑环上的活泼氢交换,并不可避免地产生异构体。4个铱（Ⅲ）配合物均表现出对溶液不同p H的响应,但Ir1和Ir2拥有更优异p H传感能力。在酸性的缓冲液中,配合物的磷光被抑制,在碱性中可恢复。通过共定位实验和ICP-MS证实,配合物在细胞内定位于线粒体,因Ir1和Ir2具有更低的p Ka（约7.4）和更出色的传感能力,使得Ir1和Ir2可作为靶向线粒体的p H探针,而Ir3和Ir4则因其较大的光毒性,具有作为光动力治疗试剂的潜力。