金属发光配合物斯托克斯位移大，发光寿命长和光稳定性好，在荧光成像中被广泛应用。但它们在细胞成像中研究相对较晚，潜在的重金属毒性使金属发光配合物的应用受到限制。我们选择锌作为中心金属，它是生物体内广泛存在的过度金属，金属毒性低。本文合成原料便宜，合成简单，构效关系明确的锌(Ⅱ)N，N-双（亚水杨醛）亚乙二胺(ZnSalen)系列化合物，发展出光稳定性好，近红外发射，双光子吸收截面大的荧光探针并将其应用于活细胞成像中。首先，我们引入光反应官能团，对ZnSalen的荧光进行调控实现活细胞内分子荧光的开和关;为发展适用于超高分辨成像的探针，我们调节分子的脂溶性，将它用于活细胞内质网的单分子成像，实现14nm的分辨率，这是首例金属发光配合物应用于单分子成像中的研究;利用酶/探针复合物的策略，我们实现活细胞溶酶体内双氧水的监测，这是第一次通过酶的引入实现细胞内生物分子选择性检测的例子;考察金属配合物分子间弱相互作用对其细胞内行为的影响，我们发现因金属-配体相互作用导致的分子间聚集会影响细胞摄取方式和定位;为迸一步考察分子间聚集对分子的细胞摄取和定位的影响，我们引入硫鎓离子干扰分子间Zn…O相互作用，实现分子间的去聚集。本研究主要内容包括：　　⑴光活化探针的设计合成及在活细胞中的活化成像。为实现“暗态”到“亮态”的转换，我们结合TD-DFT计算结果，将硫原子作为给电子基团引入ZnSalen，利用光致电子转移过程，对分子的荧光进行猝灭。当硫醚在光的作用下氧化转变为亚砜后，给电子性质减弱，荧光恢复。实验结果表明，在有机溶剂中分子可以被快速地活化，荧光强度增加360倍。对反应机理进行研究，我们发现该活化过程跟氧气有直接关系，而活化波长可以为254 nm，365nm，488 nm，532 nm等。为实现该光活化探针在细胞成像中的应用，我们将其孵育到活细胞中，并用543 nm激光对其进行活化和成像，细胞内荧光强度增加5倍。鉴于ZnSalen具有大的双光子吸收截面，我们用840 nm的激光对细胞进行双光子活化和成像，细胞内荧光强度增加2026倍，体现出近红外激发高信噪比优势。单双光子光活化过程在模式生物线虫中也同样得以实现。　　⑵光活化探针在单分子成像中的应用。受到衍射极限的影响，传统的光学显微镜的分辨率只能达到200 nm左右，而单分子成像技术利用分子亮暗态间的转换，突破衍射极限，将分辨率提高到几个纳米。目前适用于单分子成像的探针的转换多是在巯基乙醇或巯基乙胺等存在下实现，但是高浓度的还原剂会影响细胞正常的生理功能。相比于普通有机染料，金属发光配合物光学稳定性好，荧光寿命长，具有近红外的发射，我们作为第一个将不需还原剂的光活化的ZnSalen分子应用于单分子荧光共聚焦显微镜。因为探针活化快速，活化前后对比度高的优势，探针在活细胞内达到15nm的高的分辨率。为达到高的定位精度，对ZnSalen的4位N进行修饰，增强分子的脂溶性，从而实现内质网的特异性标记。　　⑶活细胞溶酶体内双氧水的检测。细胞内活性氧物种的探测是拓展ZnSalen配合物探针应用的重要方向。H2O2作为活性氧物种中的重要成员，扮演着信号传导或免疫的功能。其亚细胞器定位及相应的浓度直接决定其功能。虽然针对线粒体、内质网、细胞膜和细胞核的H2O2的检测已有较大进展，但对溶酶体的H2O2检测仍是个难题。针对溶酶体靶向性，双氧水选择性，和溶酶体酸性条件下的选择性问题，我们利用“酶+探针”复合物，借助髓过氧化物酶在酸性条件下对双氧水的特异性识别，以及它的溶酶体定位能力，实现了溶酶体外源及内源的双氧水的检测。　　⑷分子自组装对细胞摄取及定位的影响。了解分子的细胞内行为对金属药物及诊断试剂的开发都具有着重要的指导意义。目前的工作都集中于考察脂溶性，电荷，分子尺寸等单个分子特性对细胞摄取和定位的影响，很少考虑金属配合物中普遍存在的分子间相互作用如金属-金属相互作用或金属-配体间相互作用的影响。以锌-氧配位进行自组装ZnSalen为模型，我们分别考察电荷，对称性，构象，氢键，金属中心对分子细胞内行为的影响。最后发现，分子间自组装所带来的形貌变化会影响分子的细胞摄取方式，最后改变其在细胞内的分布情况。也由于分子间的自组装的影响，使得普通的靶向性基团的设计在ZnSalen系列化合物的靶向性设计中无法实现。　　⑸ZnSalen去分子间自组装。在之前的工作中，我们了解到分子间金属-配体相互作用形成的分子间自组装对于ZnSalen的细胞摄取及分布中具有重要的影响，并使得一些适用于小分子探针靶向设计的经典方法难以实现。通过硫鎓离子的引入，产生分子间的静电排斥作用，同时增大金属中心附近的位阻，而达到去自组装的目的。我们分别在锌中心附近引入苄基和甲基硫鎓离子，我们观测到分子良好的水溶性，在紫外可见吸收光谱中因H-聚集产生的肩缝的消失，晶体结构中Zn…O键的消失。均说明分子间自组装行为可以被硫鎓离子打破，并且分子本身良好的光学性质不被破坏。这一方法将为ZnSalen分子设计及在细胞内适用的广泛性带来新的契机。