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生物体内存在如葡萄糖、氨基酸、硫化氢(H2S)、氧气和活性氧簇(ROS)等大量的小分子物质,这些小分子物质在生命活动起着极其重要的作用,比如抗肿瘤、抗炎、抗衰老等。本论文主要基于三种不同的反应机理,分别设计合成了用于测定生物体内SO32-、ClO-及pH值的小分子荧光探针,并进行了相应的生物应用研究。论文共包含四个章节,主要内容如下:第一章绪论。本章首先综述了活性氧的种类,生物功能以及荧光探针检测方面的应用研究。对主要活性氧-二氧化硫衍生物和次氯酸根的生物功能,荧光探针检测研究现状和研究意义进行了总结。其次,对国内外有关pH荧光探针的研究现状进行了论述。最后,对本文研究的主要内容进行了简述。第二章亚硫酸根和亚硫酸氢根(sulfite/bisulfite,SO32-/HSO3-)是二氧化硫(sulfur dioxide,SO2)的衍生物,它们的水平通常象征着SO2的活性和毒性水平。高水平的亚硫酸盐可引起腹泻、低血压、过敏、神经系统疾病、肺癌等。本章以香豆素骨架为基础,以醛基为识别基团合成了荧光探针DTCC。该探针自身有大的π键共轭系统,在475 nm处存在较弱的荧光信号,当体系中有SO32-和HSO3-参与后,探针结构上的醛基与SO32-/HSO3-发生了亲核加成反应,反应产物在同一发射波长处有一个很强的荧光信号。基于此可实现对SO32-/HSO3-的选择性检测。探针DTCC检测SO32-浓度的线性范围为0-100 μM,检出限为0.23μM,该探针成功的用于HeLa细胞中SO32-的荧光成像分析。第三章次氯酸根(hypochlorite,ClO-)是生物体内一类重要的活性氧,在人体的免疫系统中起重要的作用。生物体内ClO-过度积累会引发帕金森病(Parkinson’s disease,PD),动脉粥样硬化(Atherosclerosis),心血管疾病(Angiocardiopathy)等。因此设计合成新型的荧光探针对其进行原位检测具有重要的现实意义。本章中我们合成了以萘酮为基础骨架,以二氨基马来腈为识别基团的荧光探针ADT-MAM,该探针本身对外呈现出较弱的荧光效应,当向体系中加入ClO-后,其荧光强度在500 nm处显著增强。且该波长处的荧光强度与ClO-浓度在0-24 μM的范围内表现出良好的线性关系,检出限为0.15 μM。同时,该探针成功的用于对HeLa细胞和A549细胞中外源性ClO-的荧光成像分析。第四章在生理过程中,维持细胞内的酸碱平衡至关重要,细胞中pH值的异常可引发一系列疾病,包括细胞功能紊乱、癌症、风湿性关节炎及阿尔茨海默综合症等,这更凸显了准确检测细胞内pH值的变化重要性。本章中我们以萘酮为基础骨架,在第三章的基础上,合成了以丙二腈为反应基团的荧光探针DDTM,该探针自身没有荧光,当向体系中加入不同pH值的PBS缓冲溶液时,在578 nm处体系的荧光强度随着pH值的增加逐渐增强。该探针对酸碱环境的变化反应灵敏并能快速、准确地测定不同的pH环境,在pH 9.5-10.7范围内荧光强度与pH值呈现良好的线性关系,探针的pKa值为9.92,该探针在实际中可用于pH试纸的制备,在HeLa细胞中获得了良好的成像效果。