越来越多的研究资料刷新了对传统硫化氢（H₂S）毒性的认知。H₂S,一个“臭名昭著”的化合物,作为第三种多功能内源性气体信号分子被重新认识。哺乳动物体内主要是通过酶促反应产生H₂S,包括四种主要的胱硫醚β-合成酶（CBS）、胱硫醚γ-裂合酶（CSE）、3-巯基丙酮酸硫转移酶（3-MST）和半胱氨酸氨基转移酶（CAT）),从而参与生命活动中复杂的生理与病理过程。H₂S可以参与调节胰岛素的释放、诱导血管生成并保护神经元免受氧化应激等生理过程。然而,H₂S水平的异常变化也与许多疾病相关,例如肝硬化、阿尔茨海默氏病、糖尿病、唐氏综合症和高血压等。因此,为了更深入地了解H₂S在生理和病理状态下的复杂性能,监测和成像H₂S的变化仍至关重要。荧光生物成像技术因具有高灵敏度,选择性好,非侵入性,实时和原位成像检测等优势成为生物领域研究不可或缺的工具是必然的趋势。H₂S是一个具有独特的化学特性的生物分子,不仅可以作为良好的还原剂,而且还可以作为良好的亲核剂。根据探针与H₂S之间的亲核及还原反应类型,我们在荧光发色团上作出了改进,发展了三个H₂S荧光探针2-1、3-1和4-1。通过紫外、荧光光谱以及激光共聚焦显微镜成像的手段研究了探针的检测性能。具体研究工作如下:1.我们设计并合成了基于异佛尔酮黄色发光的探针2-1。探针2-1中引入了二硫键和酯键两个亲电子中心,H₂S先进攻二硫键得到带有-SSH中间体,然后中间体连续发生第二次亲核反应生成苯并二硫醇酮同时释放荧光团,荧光信号在580 nm处。探针2-1表现出较大的斯托克斯位移（155 nm）和高的灵敏度（88 nM检测限）。此外,探针2-1应用于监测活细胞中的外源性和内源性H₂S。但是,探针2-1也存在一定的缺陷,例如水溶性差,荧光发射波长较短。2.在探针2-1的基础上,我们通过改进荧光团来改变荧光探针的检测性能。我们将带正电荷的花菁（Cy7）作为红色荧光团,合成了一个长波长荧光探针3-1。与H₂S反应后,探针3-1释放的荧光信号落在红光区域范围（最高发射峰在639 nm）。探针3-1表现出较好水溶性,低的检测限（36 nM）。此外,研究了3-1靶向亚细胞器线粒体的能力。重要的是,探针3-1被应用于活体小鼠内成像H₂S。3.我们改进亚甲基蓝作为近红外（NIR）发射荧光团,同时选择叠氮基作为H₂S还原位点,合成了一个近红外H₂S荧光探针4-1。探针4-1更好的避免其他含硫物质的干扰。探针4-1的叠氮基被H₂S特异性还原为氨基后,发生分子内的自断裂最终释放亚甲基蓝荧光团,荧光信号落在近红外区域687 nm附近。探针4-1对H₂S的检测限为0.32μM。利用探针4-1研究了Ca²⁺与H₂S复杂的关系。