一氧化氮（NO）是生命体内的一种重要的生理活动调节剂,参与机体的各项生命活动,在心脑血管系统防护、神经系统的信号传导以及免疫系统中起着至关重要的作用。NO稳态的破坏会导致生物体内部环境紊乱,进而引发一系列的疾病。然而NO的半衰期较短,容易扩散进入其他组织和系统与活性氧等相关物质发生作用。因此,开展对NO快速响应和检测的研究非常重要,这也有助于理解和解析与NO密切相关的疾病病理。目前对于NO的检测和研究已报道过多种方法,其中荧光分析法由于能够实现原位检测与生物成像传感而被广泛应用到NO的检测中。然而实现对NO的高选择性和高灵敏度的实时检测与成像分析仍然存在一定的困难和挑战:生物体内部环境成分复杂,相似物质多,实现细胞、组织或者活体层次的相关物质的分析与检测需要具有高选择性的荧光探针;活体组织一般纵深较深（>100μm）,实现对活体组织以及活体斑马鱼中NO的实时检测与生物传感需要穿透能力强、不受环境干扰的荧光探针。本论文就以上科学问题,展开了以下研究:第二章中,设计并合成了一种基于荧光共振能量转移（FRET）的比率型探针（CN-NO）,实现了对神经元内的NO水平的较高选择性和灵敏性的实时检测。探针CN-NO在对NO进行识别检测后,该探针CN-NO分子内的能量供体与能量受体之间形成FRET体系,从而实现了对于NO的比率型检测,提高了探针检测的准确性,成功探究了神经元中NO的变化,并且发现缺血状态下会导致细胞内NO浓度水平的显著升高。在第三章中,构建了一种基于有机-无机纳米材料的高选择、高稳定的双光子比率型荧光探针（RBD@Au NCs）实现了神经元、脑组织和斑马鱼内NO的定量分析和实时成像,具有高准确性,响应迅速（55 s）,同时具有良好的双光子性能,对组织损伤小,穿透能力强,水溶性好。该双光子荧光探针是由NO识别分子RBD修饰到金纳米簇（Au NCs）上组成。通过对分子的专门设计,将NO识别分子RBD的结构中引入炔基,从而增加双光子荧光探针的稳定性,更加有利于探针在复杂的生物环境中发挥良好的检测作用。将Au NCs引入探针RBD@Au NCs作为内参比,增加了探针的水溶性,并且实现了对探针的定位以及NO的定量检测。通过利用该探针对生物样品中NO的成像分析发现,在缺氧条件下诱导的神经元死亡受到内部NO水平的调节,此外,还发现缺氧时在小鼠不同脑区中的NO含量增加不同,并且NO的爆发会导致低氧状态下的活体斑马鱼的死亡。这些研究发现为理解与NO相关的病理提供了新的工具。