极性是一个极其重要的微环境参数,极性变化可以影响生物微环境中的各项生命活动,如细胞膜的通透性,生物信号的传导等。线粒体作为一种非常重要的细胞器,不仅具有为细胞提供能量、参与代谢等重要功能,而且在细胞信号转导等重要的生物过程中扮演重要角色。线粒体结构与功能的异常变化作为一个重要的诱因促使神经退行性病变、心血管疾病及癌症等病症的发生。线粒体极性的变化会影响细胞生命活动中的诸多过程,例如细胞膜的通透性,酶的活性和稳定性,细胞增殖、代谢的调控和细胞的稳态等。因此,针对由于线粒体极性异常变化导致的多种疾病,可以通过对极性的实时并准确的监测,做到早期预防与诊断并对临床治疗起到积极作用。本文结合靶向线粒体荧光探针的研究现状,成功构建了以尼罗红和黄酮为荧光母核的线粒体极性荧光探针,并研究了它们的光谱性质和生物成像应用。(一)选取尼罗红为荧光母核,构建了以三苯基膦阳离子为线粒体特异性靶向基团的极性荧光探针NRTP。探针NRTP随着溶剂的极性增强,荧光光谱随之红移,这是明显的溶剂化效应的特征。该探针还具有较高的荧光量子产率与较长的发光波长的优异性。与商品化线粒体染料MTDR的共定位系数达到了0.89,该化合物可以特异性定位于线粒体,并对细胞线粒体极性的变化进行实时监测。(二)基于黄酮为荧光平台,以三苯基膦阳离子作为特异性定位基团,设计并合成了用于检测线粒体极性的荧光探针MT-PL。探针MT-PL自身的亲脂性三苯基膦阳离子易于聚集在线粒体中,可以特异性的嵌入线粒体内膜,并通过静电吸引与线粒体内膜稳定结合。体外测试与成像实验共同显示该探针的构建为细胞内线粒体的定位标记与荧光成像提供了新的方法。