随着现代生物学和分析技术的发展,荧光探针作为一种重要的技术手段被应用于各个领域,比如,荧光探针可实现在生物系统中对生物分子的检测而应用于生物光学成像。因而开发具有优良性质的荧光探针是近年来的研究热点之一。具有半花菁结构的染料分子的吸收和发射光谱位于近红外光谱区域,故该类探针发射的荧光有较强的生物组织穿透性、对生物组织样品的光学损伤小、不易受到生物体自发荧光的干扰等优点,所以在合成荧光探针时备受青睐。基于上述半花菁染料的优良性质,本论文以半花菁类结构为母体单元,通过引入不同的修饰基团,合成了两类新型的比率荧光探针,并最终分别应用于活细胞内对SO32-和pH值的检测。（1）本论文合成了4个香豆素季铵化吲哚的半花菁类比率型零交叉荧光探针,研究了探针对SO32-的光谱响应、特异性识别以及稳定性等性质。通过机理研究表明,探针与亚硫酸盐发生1,4-共轭加成,阻断了探针的ICT过程,从而实现探针对亚硫酸盐的比率识别。此外,还对探针进行了细胞毒性、线粒体靶向定位研究以及细胞内源和外源SO32-的检测。实验结果表明:这4个荧光探针能成功应用于活细胞中内源或者外源亚硫酸盐的检测。综上,本文发现用香豆素对吲哚季铵化能有效增加荧光发射峰的位移,另外在共轭体系中引入香豆素衍生物获得更大的发射峰位移,表现出更好的性能。（2）本文将溴乙醇片段引入香豆素共轭修饰的半花菁体系中,获得了2个新型的用于检测pH值变化的比率荧光探针。该类探针在碱性环境下,最大发射峰的荧光强度减小,调整至酸性后,最大发射峰的荧光强度恢复。另外,两个探针的荧光发射峰位移较大（分别为159 nm和169 nm）,能够减小荧光发射峰的交叉干扰。机理研究表明:在碱性条件下,探针发生亲核加成关环,共轭体系被打断,最大发射峰处的荧光减弱,而在酸性环境下,质子诱导咔唑-恶唑烷体系开环,从而使得荧光得以恢复。除此以外,还对探针进行了细胞毒性研究、线粒体靶向定位研究以及细胞内酸碱度的识别。结果表明:这两个零交叉荧光探针能运用于细胞环境内的pH值变化的检测和成像。