β-半乳糖苷酶(β-gal)是一种糖苷水解酶,通过水解糖苷键将β-半乳糖水解为单糖,是将乳糖分解为半乳糖和葡萄糖的关键工作者,因此对生物至关重要。β-gal在原发性卵巢癌中过度表达,因此是可视化卵巢癌腹膜转移的分子靶标,且与正常卵巢相比,原发性卵巢癌中β-gal的酶活性会增加。另外,β-gal也是细胞衰老的重要生物标志物。因此β-gal在医学研究、基因诊断、生物免疫等方面至关重要,提供有效的方法来鉴定该酶的来源是非常必要的。荧光探针可以作为一种强大的工具来追踪酶的活性,并且由于其具有无创性,可扩展性和实时响应的优点吸引了许多研究者的关注。因此,设计和合成具有特异性、高灵敏度的荧光探针对检测β-gal尤其重要。本文基于β-gal的研究现状,设计合成了三个用于特异性检测β-gal的荧光探针。并研究了它们的光谱性质和生物成像应用。(一)开发了一种双光子荧光探针G-GAL,该探针由GCTPOC作为荧光报告分子,并使用β-半乳糖苷酶可裂解的小分子作为酶活性的引发剂。设计该探针的目的是检测活细胞和组织中的β-半乳糖苷酶。G-GAL探针具有反应迅速,较大的荧光增强和特异性强的优点,此外,该探针还具有优异的组织穿透性。(二)开发了一种基于ESIPT机理的荧光探针ESIPT-GAL,该探针以ESIPT荧光染料HBT的衍生物生色团为信号报告基团,β-半乳糖为响应基团,构建了基于ESIPT机理的β-半乳糖苷酶荧光探针(ESIPT-GAL)。探针ESIPT-GAL具有大的荧光信号增强,相对较低的背景荧光和对β-半乳糖苷酶的较高的敏感性,并且探针具有响应速度快和对各种干扰物质的选择性高的优点。细胞成像实验表明探针ESIPT-GAL可以用于检测活细胞中的β-半乳糖苷酶。(三)开发了一种β-半乳糖苷酶荧光探针(TR-G),它使用Rho作为荧光团,并通过醚键将其连接至半乳糖以检测β-半乳糖苷酶。探针TR-G具有高选择性和高灵敏度并且具有大于600 nm的发射波长,生物成像实验表明TR-G能够在体内和体外检测β-半乳糖苷酶。