在生物体生命活动的新陈代谢过程中会不断产生各种自由基,超氧阴离子自由基(O2-·)、羟基自由基(HO·)、脂自由基(ROO·)、一氧化氮(NO·)、过氧亚硝基阴离子(ONOO-)是生命活动过程中具有代表性的重要自由基,它们与生物体的衰老及许多疾病的发生都有重要关系。生物体中适当水平的活性氧是机体维持良好免疫应答的基础,而活性氧自由基大量存在时则是有害的。从目前研究结果揭示的证据表明,氧自由基几乎和人类大部分常见的几种主要疾病如心脏病、癌症、恶性肿瘤等都有关系。目前已经建立的测定自由基的方法有很多种,其中荧光法灵敏度高,选择性好,检测限低,用于自由基的测定具有明显的优势。因此,近年来对用于检测细胞内活性氧自由基的荧光探针的研究发展迅速。在生物体中,各种生物活性分子是细胞、组织和器官不可缺少的组成部分,并且参与细胞增殖与分化、生命遗传、细胞新陈代谢等活动。因此,在生命科学的研究中,对核酸、蛋白质、肽等生物活性分子的研究占有重要的地位。近年来对检测细胞中生物活性分子的研究越来越多,荧光法不仅简单易行,便于操作,具有高灵敏度、高选择性的特点,更加吸引人的是探针分子可以在不破坏生物活性的情况下进入细胞,与活细胞内的生物活性分子等结合生成强荧光物质,并借助于激光共聚焦成像技术,实现细胞内待测活性分子的“可视化”,从而对他们在生命体内进行“实时在线”的检测。近年来,生物成像在活细胞的生物分子检测上取得了巨大进展,而荧光探针由于具有高灵敏度,实时监测等优点而也成为生物成像最主要的工具。本论文基于荧光探针与活性氧自由基或其它生物活性分子特异性作用后荧光光谱性质的改变从而实现对特定物质的检测,并将所设计探针成功用于生物活体细胞的共聚焦显微成像。主要开展了以下两方面研究工作:(一)基于谷胱甘肽过氧化物酶类似物Ebselen具有类似谷胱甘肽过氧化物酶的催化活性,将与其含巯基物质发生特异性反应的硒氮键引入荧光染料,设计合成一种以罗丹明6G为母体含有硒氮键的新型荧光探针用于识别巯基化合物。基于巯基的亲核作用机理将硒氮键打断,从而恢复罗丹明6G的强荧光。实现了模拟生物体系中探针光谱性质的检测,通过测定探针荧光强度变化实现了其对含巯基类物质的识别。方法的线性范围为3.0×10-9-1.2×10-7M,检测限为1.4nM。HL-7702人正常肝细胞及HepG2人肝癌细胞内巯基类物质的荧光共聚焦成像实验表明:探针具有膜穿透性,对两种细胞内巯基类物质的含量差异产生响应,表现了良好的生物适用性。(二)设计合成了检测脂质自由基的新型荧光探针荧光素荧光素间三氟甲基苯亚硒酸酯,用两种合成方法完成。产物用核磁氢谱、碳谱、硒谱,红外,质谱等进行表征。研究了探针与脂质自由基的反应机理,探针自身荧光相对较弱,在有机溶剂体系中脂质自由基与探针中的硒氧键发生特异性反应并使探针恢复荧光素的强荧光。研究了探针的性质,其激发和发射分别位于515/535nm,光稳定性较好。动力学实验显示探针的光稳定性较好,探针与枯烯氢过氧化物反应可在20 min之内完成,且反应完成后荧光强度基本保持稳定。探针与多种活性氧反应结果显示探针对枯烯氢过氧化物的选择性较好。最后将探针用于检测博莱霉素致肺纤维化大鼠胸腔灌洗液实际样品中的脂质自由基,结果显示不同大鼠胸腔灌洗液的荧光强度变化显示了大鼠在正常、肺纤维化、用中药和西药治疗后体内活性氧含量的变化。以上实验结果证明了探针检测脂质氢过氧化物有效性。