细胞内存在着各种各样的活性小分子(如活性氧、金属离子等),它们有着特殊的生理功能,参与细胞的增值与分化、生命遗传、细胞新陈代谢等活动,对生命过程起着至关重要的作用.细胞的生命活动的顺利进行依赖各细胞器的相互协调,它们不仅形态、结构不同,而且功能也各有分工.各种细胞器相互配合,协同工作,才使得细胞这一高度精密的生命机器能够持续、高效地运转.然而在同一细胞内不同的细胞器中活性小分子存在的种类与浓度也是不尽相同的,它们的水平变化调控着细胞功能的变化,甚至会导致重大疾病的发生和发展.如果能够在亚细胞水平精确检测细胞不同区域内的活性小分子,既可以了解这些活性小分子的生物学功能,又能对疾病的预防、治疗和新药的开发具有重要的指导作用.　　面对复杂多样的生物体系,如果想要对某一区域的活性小分子实现选择性好、灵敏度高的检测,荧光分析方法具有明显的优势.荧光分析法由于选择性好、灵敏度高、操作简便、对生物体损伤小等优点,近年来利用荧光探针对活体细胞中的活性小分子动态、原位可视化成像分析是目前生物学、化学及医学领域研究的前沿热点之一.据此本论文展开了题为用于活细胞内功能性活性物种区域定位识别检测的荧光探针的设计、合成及其应用的研究。　　本论文的具体研究内容如下:　　(一)以罗丹明B为荧光团,2-乙酰噻吩作为铜离子识别基团,设计合成了一种新型荧光探针RHAT.罗丹明B上的二甲氨基显示弱碱性,而溶酶体为弱酸性细胞器,故使得该探针还可以定位到溶酶体中,实现了对活细胞溶酶体中的铜离子的检测.当没有铜离子时,探针几乎没有荧光,为无色,当探针与铜离子作用后显示强荧光并变成粉红色,可以实现裸眼检测.由于RHAT拥有优良的光学性质,良好的选择性和光稳定性,低的细胞毒性,可以成功应用到活细胞中的铜离子检测.在人体正常的肝细胞和肝癌细胞中,通过外加铜离子和加入抗坏血酸还原内源性铜离子,实现了对细胞溶酶体外源性和内源性铜离子浓度变化的可视化成像.　　(二)以苯乙酮和2,6-二甲醛基吡啶为初始反应物,经过一系列反应,最终合成了一种由两个BODIPY桥联而形成的环状的新型近红外荧光染料.该荧光染料的激发和发射光谱在近红外光区,有适宜的Stokes位移半峰宽很窄,并且化学稳定性和光稳定性好,不易发生光漂白,对溶剂极性不敏感,与钠、钾等一价金属离子反应展现出明显的荧光增强,该染料在活性小分子检测方面有较大的应用价值.　　(三)溶酶体是细胞中重要的细胞器,内含丰富的水解酶,具有细胞内的消化功能,对细胞功能发挥着重要的调控作用.以对二甲氨基苯乙酮和2,6-二甲醛基吡啶为原料,合成了一种可以实现对溶酶体定位的新型近红外荧光染料,为细胞溶酶体定位的细胞生物学研究提供了一种潜在的有应用价值的新染料.