目的:近红外荧光探针因可避免生物背景荧光干扰、组织穿透能力强、光损伤小的优点而被用于生物传感和肿瘤诊疗一体化的研究。硝基还原酶（NTR）在肿瘤缺氧状态下过表达,被视为重要的肿瘤标志物,是研究肿瘤诊断和治疗的潜在靶点。因此发展NTR激活的近红外探针对于恶性肿瘤的诊断和治疗非常重要。而氟离子（F-）对人体健康而言是一把“双刃剑”,摄入不足会导致龋齿、骨质疏松;而摄入过量会导致氟中毒,诱发一系列疾病。因此,F-的简单快速测定非常重要。本论文旨在分别发展NTR和F-响应的近红外荧光探针并研究其生物应用,主要工作如下:1.以荧光性能良好、兼具光敏能力的半菁骨架ADXPI为荧光母体设计合成检测NTR的荧光探针NDXPI,评估NDXPI对NTR的检测性能,并在细胞和活体层面研究其荧光成像和光动力治疗效果,试图为恶性肿瘤的诊疗一体化开发新的技术手段。2.以性能良好的半菁骨架HXPI为荧光母体、以二甲基硫代磷酰根为F-识别单元构建检测F-的近红外荧光探针PHXPI,考察PHXPI对F-的检测性能,并评估其在实际样品F-传感中的应用。方法:1.以IR-780、间硝基苯酚、K2CO3、Sn Cl2为原料经两步合成近红外荧光团ADXPI,然后再用三氟乙酸酐、H2O2将氨基氧化为硝基得到近红外荧光探针NDXPI;利用高分辨质谱、核磁氢谱、核磁碳谱等手段对NDXPI进行结构表征;通过紫外-可见吸收光谱（UV-vis）和荧光光谱研究了NDXPI对NTR的检测性能及反应体系的体外光动力性能;利用高效液相色谱（HPLC）验证探针对NTR的响应机制;通过激光共聚焦成像和流式细胞术等方法研究NDXPI在细胞水平对NTR的成像能力;采用MTT、Calcein-AM/PI法评估NDXPI对肿瘤细胞的光动力杀伤作用;通过小动物成像技术评估NDXPI对活体肿瘤的成像能力;通过肿瘤体积、小鼠体重、肝肾功能、病理切片等手段评估NDXPI的肿瘤治疗效果和生物安全性。2.以IR-780、间苯二酚、K2CO3为原料一步合成近红外荧光团HXPI,然后在二氯甲烷（CH2Cl2）中以三乙胺为缚酸剂与二甲基硫代磷酰氯反应得到近红外荧光探针PHXPI。利用高分辨质谱、核磁氢谱、核磁碳谱等手段对PHXPI进行结构表征;通过UV-vis和荧光光谱研究PHXPI对F-的检测性能;采用HPLC、质谱等手段对检测机理进行探究;考察PHXPI在实际样品（水样及牙膏）中检测F-的能力;通过MTT法考察探针的毒性;通过激光共聚焦成像研究PHXPI对细胞内F-的成像能力。结果:1.合成的荧光探针NDXPI对NTR表现出良好的荧光增强响应,检出限低至2.10 ng/m L,可用于复杂样品中NTR的灵敏检测。细胞水平的实验显示NDXPI可以对缺氧培养的A549细胞中高表达的NTR进行成像,并且在660 nm激光照射后具有显著的光动力杀伤能力。活体水平的研究显示,NDXPI可以对荷瘤裸鼠的微小肿瘤病灶进行成像,同时对裸鼠肿瘤有明显的抑制作用,且对主要脏器及肝肾功能没有影响。2.合成的近红外荧光探针PHXPI对F-表现良好的荧光增强响应,检出限低至4.28μM,且响应时间仅需10 s,是目前报道的检测用时最短的F-荧光探针;并实现了在自来水和牙膏中F-的传感。激光共聚焦实验显示PHXPI可以对细胞内的F-进行成像。结论:本论文基于性能良好的近红外半菁类荧光母体分别构建了检测NTR和F-的近红外荧光探针,可以实现对F-、NTR的生物传感及成像;此外NTR响应的近红外荧光探针还可用于肿瘤的成像和光动力治疗,在肿瘤的诊疗一体化领域具有广阔的应用前景。