荧光探针是以分子识别为基础,与被分析物相互作用引起荧光性能改变的化合物。它具有选择性好、灵敏度高、操作简单等优点,结合荧光成像技术已经广泛应用于环境监测、分析化学、药物化学、医疗诊断、生物化学和细胞生物学等领域。甲醛（FA,Formaldehyde）是最简单的醛,也是一种活性羰基物质（RCS）,长期以来,甲醛一直被认为是致癌物质,FA升高和多种疾病有关,包括各种癌症、神经退行性疾病和糖尿病等。因此,开发特异性检测FA动态变化的荧光探针对了解生理病理过程有重要的意义。本文第二章实验基于喹啉环结构设计合成了荧光探针FATP-1～FATP-5,通过体外测试筛选出最优探针FATP-1,选择性强,灵敏度高,与FA反应后荧光增强6.4倍,检测限为0.3μM,并且在细胞及线虫及分别进行双光子成像实验,证明FATP-1具有检测内源性及外源性FA的能力,在动物活体实验中,成功在癫痫小鼠脑内检测到FA的异常升高,成功证明FATP-1可以作为活体动物脑中检测FA的工具。本研究实验进一步揭示大脑中FA的异常升高和癫痫疾病有一定的相关性,为治疗FA相关的神经性疾病提供了重要的信息。水合肼（NH₂NH₂,Hydrazine）是一种常用的还原剂和抗氧化剂,由于其还原性及碱性,在火箭推动系统、化学及制药系统方面广受欢迎。同时,NH₂NH₂也是一种剧毒物质,会对肝脏、肺、肾脏和中枢神经系统造成损坏。因此,研发特异性检测NH₂NH₂的荧光探针对人类的生产生活具有重要的意义。本文第三章实验基于ESIPT机制,以苯并噻唑结构为荧光母核,设计合成了荧光探针QYL-1～QYL-3,通过紫外光谱和荧光光谱筛选,发现QYL-1表现出最优的选择性,并且不受阴阳离子的干扰。QYL-1的检测限是0.12μM,而且在0-200μM范围内呈线性增长,完全满足美国环境保护局（EPA）对NH₂NH₂致癌量（10 ppb）规定的检测。通过对水样的荧光测试、细胞和拟南芥根部成像实验,形成NH₂NH₂的闭合环路,说明QYL-1可以适用于检测循环过程中的重要节点,为进一步研究NH₂NH₂的生理作用提供重要的工具。