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细胞色素P450 1A与肿瘤的形成和癌症的发病率有很高的相关性,能有效的检测P450 1A蛋白酶的含量和活性对于肿瘤癌症的临床阶段鉴定和开发适应性治疗策略具有重要意义。荧光探针因具有选择性好、灵敏度高、操作简单等优点而引起了光学分析传感和生物成像领域的极大关注。其中,比率型荧光探针具有自校准功能,提供了可视、精确、定量和实时分析的潜力,已广泛用于生物标记物的检测以及生物成像。1,8-萘二甲酰亚胺荧光团和半花菁荧光团均是分子内电荷转移(ICT)效应的荧光团,萘酰亚胺荧光团通常具有较大的斯托克斯位移和比率可用性,常用作比率荧光探针的设计。半花菁荧光团具有长芳香骨架、理想的光物理特性、组织穿透性好并且对生物的损害最小等突出特点。此外,调控半花菁荧光团的结构可使荧光发射波长至近红外区域,是荧光探针的设计热点。本论文设计并合成了基于萘酰亚胺和半花菁荧光团的两个系列的比率型荧光探针,用于细胞色素酶CYP1A1和CYP1A2的特异性检测。其中,为有效提高萘酰亚胺系列荧光探针对靶酶的灵敏度和特异性,通过将不同的烷氧基引入到1,8-萘二甲酰亚胺的骨架上,合成了七个探针,并探究识别基团结构差异(烷氧基)与靶酶催化作用之间的关系。为有效定位探针在酶活性腔的位置,增加探针与靶酶反应几率,在萘酰亚胺荧光团的N-位上修饰(2-羟基乙氧基)乙基以提供氢键的形成位点,这同时增加探针的水溶性,提高探针在生物体中的可用性。对于半花菁系列的比率荧光探针,通过在其特征羟基上修饰不同的烷氧基,合成了四个荧光探针,以选择出对靶酶具有特异性相应的探针。研究结果显示,探针N-((2-羟基乙氧基)乙基)-4-异丙氧基-1,8-萘二甲酰亚胺(NEiPN)表现出对CYP1A1的特异性识别作用。在生理条件下(pH 7.4,37℃)和NADPH还原体系中,CYP1A1酶能使探针NEiPN去O-异丙基,还原成中间体N-((2-羟基乙氧基)乙基)-4-羟基-1,8-萘二甲酰亚胺(NEHN),实验样品颜色由无色变黄色,荧光由蓝光(453 nm)变为黄绿光(550 nm),具有“裸眼”识别和比率荧光检测CYP1A1酶的潜力。探针NEiPN对CYP1A1酶的检测范围为2.5 nM-25 nM,检测限为0.04874 nM,最佳培育时间为50 min-60 min。探针NEiPN的细胞毒性较低(20μM,存活率>90%),并且能用于细胞和斑马鱼中CYP1A1酶的成像以及对其相应抑制剂的检测,对于实时监测人体活细胞中内源CYP1A1酶的活性具有很大的潜力。探针(E)-2-(2-(6-溴乙氧基-2,3-二氢-1H-蒽-4-基)乙烯基)-3,3-二甲基-1-乙基-3H-吲哚-1-碘化物(NIR-Br)表现出对细胞色素CYP1A2的特异性识别作用。在生理条件下和NADPH还原体系中,CYP1A2酶能使探针NIR-Br去O-溴乙氧基,还原成中间体(E)-2-(2-(6-羟基-2,3-二氢-1H-蒽-4-基)乙烯基)-3,3-二甲基-1-乙基-3H-吲哚-1-碘化物(NIR-OH),样本颜色由蓝色变为浅蓝绿色,荧光由微弱的红光(670 nm)变为强的近红外光(713 nm),具有“裸眼”识别和比率荧光检测CYP1A2酶的潜力。探针NIR-Br对CYP1A2酶的检测范围为1 nM-12 nM,检测限为0.05766 nM,最佳培育时间为50 min-60 min。探针NIR-Br的细胞毒性较低(10μM,存活率>85%),并且能用于细胞和斑马鱼中CYP1A2酶的成像以及对其相应抑制剂的检测,对于实时监测人体活细胞中内源CYP1A2酶的活性具有很大的潜力。