近年来,有机小分子荧光探针在生物体内的应用已经发展为特异性识别为基础的分析化学领域重要的分支方向,并随着化学生物传感的发展,使得其在生物、环境及医药领域受到越来越多的关注。荧光检测分析方法由于具有操作简单,重现性好等特点,而广泛地应用于金属离子的测定。罗丹明衍生物具有特殊的结构以及光谱性能,在其成螺环状态下呈现无色并且不发射荧光,而在与特定的客体分子结合下诱导螺环打开,表现为颜色变化及发射荧光。本文设计了三类新型的罗丹明衍生物荧光探针:罗丹明B-螺吡喃衍生物,罗丹明B-水杨醛衍生物和罗丹明-甲巯基丙醛衍生物。通过这些罗丹明衍生物探针与特定的客体分子发生络合作用,诱导生色基团或荧光分子性质发生变化。采用紫外吸收光谱、荧光发射光谱以及荧光成像开展了目标分子的比色分析和荧光成像分析,并且成功应用于细胞和斑马鱼体内的重金属离子荧光成像。1.基于罗丹明B-螺吡喃衍生物荧光探针对生物细胞中Cu2+和S2-的荧光成像分析。有研究表明金属离子可以诱导罗丹明衍生物和螺吡喃衍生物的螺环打开,本文设计了一种罗丹明B内酰肼与醛基螺吡喃结合的荧光探针,组装后的荧光探针可以通过铜离子诱导罗丹明内酰肼及螺吡喃的螺环打开,产生荧光信号。实验结果表明,该探针对Cu2+具有很高的选择性。S2-存在时,由于S2-与Cu2+结合导致荧光淬灭,可以实现Cu2+和S2-的可逆检测,同时探针具有很好的细胞相容性,可以应用于细胞内的Cu2+和S2-的荧光检测。2.基于罗丹明B-水杨醛衍生物的Cu2+荧光探针应用于生物细胞及斑马鱼体内的荧光成像。本文设计并合成了一种具有Cu2+识别位点的罗丹明B和水杨醛衍生物荧光探针,实现了在荧光光谱中和细胞内对铜离子的高选择性识别。实验表明,Cu2+能够诱导罗丹明衍生物上的两个螺环打开,使其恢复荧光。通过Job’s pot计算,确定探针与Cu2+之间是按照1:2的结合模式进行络合。我们将该探针运用到活体细胞及活体组织(斑马鱼)内成像,也表明该探针具有很好的生物相容性,并且可以运用其检测活体内的Cu2+。3.罗丹明B-甲巯醚丙醛衍生物Hg2+荧光探针应用于生物细胞及斑马鱼体内荧光成像分析。由于硫原子与汞离子有很强的结合能力,我们将罗丹明内酰肼与甲巯醚丙醛反应合成了一种对汞离子具有高选择性的荧光探针。试验结果表明,该荧光探针在一定的溶液条件下,紫外吸收光谱和肉眼观察颜色变化可以实现对Hg2+的选择性识别,同时通过荧光光谱及荧光颜色变化也可以实现对Hg2+识别。通过Job曲线法表明探针与Hg2+为1:1的结合模式,其在水溶液中对Hg2+的检测限可以到到1.6×10-8 M。此外该探针还可应用于生物细胞及斑马鱼体内的Hg2+检测。基于Hg2+对人体的健康的影响,未来可以通过荧光成像的方法检测人体内金属离子可能产生的病变因子,因此该方法具有潜在的应用价值。