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生命有机体的新陈代谢过程不断产生各种活性自由基。其中过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子(O2-·)、羟基自由基(·OH)、单线态氧(1O2)和脂质过氧化自由基(ROO·)、及一氧化氮(NO·)等是生命活动过程中具有代表性的自由基。人体在氧化应激等生理、病理状态下不断通过酶促反应和非酶氧化还原反应产生各种活性自由基，因此，体内的活性氧自由基水平直接与生物的生理和病理状态相关。与此同时，细胞又依靠一些还原性物质(如谷胱甘肽(glutathione, GSH)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide hydride, NADPH))保持较强的拮抗氧化能力，通过自我修复而维持自身的氧化还原平衡。但是，当还原性物质表达量过多时，机体又会发生还原应激，同样会打破机体的氧化还原平衡，并导致机体发生病变。因此，对细胞氧化还原状态变化进行可逆、动态检测具有重要意义。荧光分析法简单、直观，并且小分子荧光探针具有易合成、立体位阻小、结合位点多等优点。因此，可利用激光共聚焦荧光成像技术，实现细胞内各种活性自由基的实时动态可视化分析。本论文基于小分子荧光探针的设计合成及其细胞成像分析，开展了以下研究：(一)检测单线态氧的近红外荧光探针的设计合成及细胞成像分析以蒽为识别基团，以近红外荧光染料花菁为母体合成了一种特异性快速检测单线态氧(1O2)的近红外荧光探针An-Cy。探针本身荧光很弱，跟1O2反应后荧光快速增强，探针的激发和发射波长分别为740 nm和805 nm。该探针用于检测1O2的线性范围为1.0×10-7~ 3.0×10-6M，工作曲线为ΔF= 877.7+ 443.0[1O2](μM)，线性相关系数为0.9928，检测限为51 nM。运用激光共聚焦荧光成像技术，成功实现了探针对小鼠巨噬细胞(RAW 264.7)中1O2的荧光成像。通过共染实验证明探针能够特异性地定位到线粒体，并对线粒体中的1O2进行高效检测。研究结果为细胞及生物体中1O2的原位在线分析提供了新型的荧光探针和分析方法。