凋亡作为程序性细胞死亡的最常见模式,能够调节细胞平衡和维持细胞稳态。细胞凋亡的特征性变化包括细胞形态变化、细胞膜不对称和完整性丧失等。溶酶体作为细胞内重要的亚细胞器,越来越多的证据表明它参与细胞凋亡。溶酶体内极性、粘度和p H的异常变化会引起严重的功能障碍,如细胞凋亡、自噬等。细胞膜是细胞的保护边界,对维持细胞完整性至关重要,与细胞生长和死亡密切相关。细胞凋亡异常可引起癌症、阿尔茨海默病、心肌梗死等多种疾病。因此,实时连续监测细胞凋亡对于癌症等疾病的早期诊断、治疗效果的评估和凋亡相关药物的筛选具有很大的潜在价值。有机小分子荧光探针结合共聚焦荧光成像技术,能够对活细胞、组织和活体进行荧光成像,直观高效地呈现分析结果为诊断和治疗癌症等疾病提供关键靶向指标。光动力治疗是一种对癌症、肿瘤等疾病进行治疗的新兴技术。光动力产生的活性氧会氧化亚细胞器以及细胞内的生物大分子等,造成细胞损伤,从而诱导肿瘤细胞的凋亡或者坏死。结合双光子共聚焦成像可以实时观察光动力治疗过程。本研究课题基于以上的研究背景设计合成了一种靶向细胞膜的双光子荧光探针CMC和一种溶酶体极性响应的双光子荧光探针CP。在探针CMC的结构设计中,设计了具有两亲性探针CMC特异性定位细胞膜。CMC具有良好的光物理性质和生物相容性以及在活细胞中优异的光稳定性。在光照射下,CMC能有效诱导ROS的产生,导致细胞凋亡/坏死。利用双光子共聚焦成像可以实时观察CMC诱导细胞凋亡和光动力治疗过程。这些关于活性氧生成发现有望引发光动力治疗新的研究热情和努力创造新的治疗癌症的药物。探针CP对溶剂的极性变化有良好的荧光响应,可检测溶液极性。CP具有优良的双光子性能,其荧光寿命,荧光量子产率都对极性呈线性关系,CP能够有效定位溶酶体,并可对细胞凋亡过程中溶酶体极性的实时变化进行荧光成像研究。这将为诊断凋亡相关疾病,筛选凋亡相关药物和评价其治疗效果提供一种新的方法和思路。