生物系统中氧化还原稳态和微环境pH的相对稳定是生物体生存和发展的生理基础。活性硫物质（如Cys、Hcy、GSH和H2S）和活性氧物质（如H2O2）是细胞中含量较丰富的氧化还原对,维持着细胞中的氧化还原稳态和正常的细胞代谢,它们在细胞中含量的异常变化会导致心血管疾病、糖尿病、阿尔茨海默症等相关疾病。同时,细胞中溶酶体pH的相对稳定维持着溶酶体的正常功能,异常的pH变化会引起溶酶体功能障碍,从而导致细胞坏死和细胞凋亡。因此,实时监测细胞中氧化还原稳态和溶酶体微环境pH的变化对于了解相关病理和生理过程具有重要意义。本论文的主要内容如下:1、利用单原子替换策略,设计并合成了一种基于ICT机制的荧光探针A用于同时区分检测细胞中Cys/Hcy和GSH。该探针通过将NBD-Cl中的氧原子替换成半径更大、电荷承载能力更强的硒原子使探针的光谱性质得到了很大的改善,并成功地应用于活细胞中内源性和外源性Cys/Hcy和GSH的荧光成像分析。2、设计并合成了一种基于FRET机制的双功能荧光探针B,实现了同时区分检测细胞中氧化还原信号分子H2O2和H2S。该探针以硼酸酯和叠氮基团作为选择性检测H2O2和H2S的识别位点,利用香豆素和1,8-萘二甲酰亚胺作为能量供体和受体构建FRET机制,达到了检测H2O2+H2S的效果。该探针已应用于活细胞中内源性和外源性H2O2、H2S和H2O2+H2S的荧光成像分析。3、设计并合成了一种基于PET机制的荧光探针C用于溶酶体中pH的实时监测。该探针以1,8-萘二甲酰亚胺为荧光团,吗啉基团作为荧光淬灭基团、pH传感模块和溶酶体靶向基团（响应pH的pKa值为6.019,线性范围为4.96-6.87）。在酸性条件下,吗啉单元的氮原子质子化使PET机制受阻,探针的荧光信号随着pH的变小而逐渐增强,从而达到了实时监测溶酶体中pH的效果。