抑郁症是一种发病机制极其复杂的精神类疾病,通常表现出消极、悲观、自我否定甚至自杀等症状。抑郁症的发生会严重打乱患者的正常生活。随着发病率的逐年上升,抑郁症的检测和治疗受到全世界的持续、广泛关注。目前临床上诊断抑郁症的主要方法是通过汉密尔顿抑郁量表、贝克抑郁量表、拉斯金抑郁量表等对疑似抑郁症患者进行测试,遗憾的是,这些方法不能客观精准地反映疑似抑郁症患者是否患病以及用药后的缓解程度,医生对于药效的评判和后续治疗方案的调整也会存在较多干扰因素。因此,亟须发展一种可以客观精准监测抑郁症的成像新方法。抑郁症与大脑中的氧化还原失衡——氧化应激密切相关。半胱氨酸(Cys)是一种重要的还原性物质,它的水平变化直接影响大脑中氧化应激的发生。然而由于目前仍然缺少高选择性识别Cys的成像工具,抑郁症发生发展过程中活体脑部Cys的变化至今还保持未知。荧光成像技术具有无创、成本低、灵敏度高、时空分辨率高等优势。尤其是双光子与近红外荧光成像技术的深层组织穿透能力,适用于生物背景复杂的活体脑部成像研究生物活性分子。因此,本文首先发展了一种高选择性、高灵敏用于实时、原位检测活体脑内Cys的双光子荧光探针,首次实现了小鼠脑部Cys的荧光成像,并揭示了抑郁症小鼠脑内Cys降低的现象。并通过设计合成了一种具有线粒体靶向功能的近红外荧光探针,进一步发展了抑郁症治疗过程中药效评价的荧光成像新方法,通过小动物活体荧光成像技术,初步实现了抗抑郁药物的药效评价。论文的主要内容如下:1.基于碳硫双键与Cys的特异性亲核加成反应,本论文设计了一种新型双光子荧光探针TCS,实现了对Cys的特异性检测,利用TCS可视化了细胞中内源性Cys的变化。更重要的是,利用双光子成像技术,成功地分析了小鼠脑部Cys的变化,首次揭示了抑郁症小鼠脑内Cys含量较正常小鼠有明显下降。这一工作证实了Cys在大脑中的重要作用,为研究人员在活体水平上探究抑郁症相关的分子机制提供了新策略与新途径。2.为了提高探针的生物应用性能,本论文在上述工作基础上进行了改进,发展了一种具有线粒体靶向功能的近红外荧光探针CSS。利用CSS,可视化了三种抗抑郁药处理的抑郁症小鼠脑内的Cys不同程度的上升,说明抑郁不同程度的减弱,这与行为分析结果一致。因此,该探针可以实现抑郁症的诊断以及抗抑郁药物药效的评估。这一工作为抑郁症的精确诊断和预后提供了一种药效评价新方法,有利于抗抑郁药物的研发及后期临床试验。