在生物体的新陈代谢过程中会不断产生各种自由基,如超氧阴离子自由基(O₂^·-)、羟基自由基（·OH）、一氧化氮（NO）、过氧亚硝基阴离子（ONOO^-）等都是生命活动过程中具有代表性的自由基,它们与生物体的衰老及许多疾病的发生都有重要的关系。其中ONOO^-是NO和O₂^·-的快速非酶促化学反应产物,是较NO和O₂（·-）氧化性更强、作用更为广泛的一种强效细胞毒性物质。此外,ONOO^-还具有极强的跨膜弥散性,可自由穿透各种生物膜,与酶、蛋白、脂质及DNA等大分子物质作用,参与机体的多种病理过程。ONOO^-可能是导致细胞损伤、能量耗竭和细胞死亡的重要因素,也是NO产生病理损伤作用的重要环节。它在休克、缺血-再灌注损伤、败血症、胰岛素依赖性糖尿病、动脉硬化及感染炎症等疾病中的作用已愈来愈受到重视。有关ONOO^-的生成和代谢、生理和病理损伤作用及检测的研究,已引起广泛关注。因此,对生物体中ONOO^-进行高选择性、高灵敏度快速的测定,是生命科学研究中的重要课题之一,对于深入研究各种疾病的病理及促进人体健康具有十分重要的意义。聚合物胶束的发展为构建多功能荧光探针带来了新机遇。聚合物胶束是一种由两亲性嵌段共聚物在水溶液中通过自组装形成的具有核-壳结构的纳米粒子,其能够在水溶液中稳定存在,并具有良好的生物相容性以及低的生物毒性。胶束结构能够通过疏水作用包埋各种疏水小分子荧光探针,包埋之后的纳米探针相对于未被包覆的小分子探针（裸探针）展现出了更为有利的性质:1.光稳定性提高。由于胶束载体的保护作用,有效防止了光照对内部小分子探针的光破坏。2.检测灵敏度提高。由于一个纳米粒子可以同时包覆多个小分子探针,且尺寸小,可以起到信号放大的作用。3.选择性提高。研究发现,不同的自由基穿透纳米载体的过程中具有不同的穿膜速率,因而可以根据穿膜速率的不同来区分各种自由基。4.良好的生物相容性以及低的生物毒性。通过选择生物相容性好的嵌段聚合物材料例如聚乙二醇-聚乳酸（PEG-PLA）作为胶束载体,可以避免有机小分子探针与生命体的直接接触,降低其生物毒性。5.这种荧光纳米粒子的外壳特别易于在其表面键合上各种生物分子（如配体、特异蛋白、多肽等）,可以根据特定的对象选择合适的生物分子进行修饰,故它们在生物学的测量,特别是在活细胞成像的应用中具有许多突出的优点,显示出很好的发展前景。为了实现高选择性、高灵敏度快速识别和检测生物体内的ONOO^-,并使之达到可视化的目的,本论文设计合成了一种多肽-聚合物-有机小分子染料的复合纳米荧光探针。该探针由纳米载体及其内部包埋的荧光染料形成。纳米载体由嵌段共聚物PEG-PLA组成,聚乳酸构成胶束中疏水的核,共价偶联细胞穿膜肽TAT的聚乙二醇则构成亲水的壳层;疏水核通过疏水作用包埋了两种荧光染料:benzylselenide-tricarbocyanine （BzSe-Cy）作为ONOO^-敏感染料,isopropylrhodamine B （IRhB）作为参比染料。由于ONOO^-具有极强的跨膜弥散性,能够自由地穿透纳米载体并与ONOO^-敏感染料BzSe-Cy反应,导致BzSe-Cy的荧光猝灭,通过与参比染料IRhB的荧光对比则可对ONOO^-进行比率分析及成像。纳米载体对其它几种活性物质的进入则会产生阻碍作用:^·OH的半衰期极短（生理条件下小于1 ns）,在穿膜过程中已经衰减;ClO^-为强极性自由基,难以穿透纳米载体的疏水核与BzSe-Cy反应;辣根过氧化物酶（HRP）是体积较大的生物分子,难以穿透纳米载体致密的疏水核,极大地提高了其包埋探针对ONOO^-的选择性。本文详细讨论了裸BzSe-Cy探针与复合纳米探针在模拟生理环境下其光谱对ONOO^-的响应,并将该纳米探针成功用于小鼠巨噬细胞（RAW 264.7）、人正常肝细胞（HL-7702）及肝癌细胞（HepG2）中ONOO^-的比率荧光成像分析。