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次氯酸是一种重要的活性氧物种，在生物免疫系统中起着至关重要的作用。但是，细胞内异常表达的次氯酸会造成生物组织不同程度的损伤，并导致炎症、癌症等疾病。生物体内还有另一种重要的活性氮物种过氧亚硝酸盐，它在体内的过量表达同样会导致疾病的产生。因此，在活体内实时准确地检测次氯酸和过氧亚硝酸盐的浓度波动对揭示它们在生理和病理过程中的作用，与一些疾病的早期诊断等具有非凡的意义。近些年来，荧光成像凭借无创、高时空分辨等优点被广泛应用于生物分子的成像。近红外荧光探针由于具有更长的发射波长，更低的背景荧光，对样品更小的光损伤，更强的组织穿透性而受到了广泛关注。因此，构建高选择性、高灵敏度的近红外荧光探针用于检测次氯酸和过氧亚硝酸盐具有重要意义。本硕士毕业论文提出并成功地合成了两个灵敏度非常高、选择性好的近红外有机小分子探针，并成功将其用于检测HClO和ONOO-，具体内容如下：
(1)在第二章中，我们选用吩噻嗪为响应基团和荧光团，为了延长吩噻嗪的波长，我们分别引入了2-(3-氰基-4,5,5-三甲基呋喃-2(5H)-亚甲基)丙二腈、2-苯并噻唑乙腈、磺酸基修饰的4-甲基喹啉和四乙二醇链修饰的4-甲基喹啉四个吸电子基团，合成了四个探针，分别命名为PTZ-TCF、PTZ-BTA、PTZ-KL、PTZ-KL-PEG。虽然PTZ-KL的灵敏度更高，但带有负电荷的磺酸基使其难以进入细胞，而PTZ-KL-PEG不仅具有较高的选择性和灵敏度(检测限为8nM)，15分钟内就可以进入细胞。因此，我们成功将PTZ-KL-PEG应用于LPS诱导的HeLa细胞内源性HClO的成像。
(2)在第三章，我们以硅罗丹明为能量供体，湖大染料(HD)为能量受体，刚性哌嗪碳链为连接臂，设计合成了近红外比率型荧光探针SiRho-HD。由于FRET效应，当用635nm激光激发探针时，硅罗丹明染料将能量传递给湖大类似物，发射波长为750nm，探针的能量转移效率为76.8%。当探针与ONOO-反应后，由于湖大类似物的氧杂蒽环结构被ONOO-氧化破坏，FRET效应消失，发射波长蓝移为680nm。在PBS溶液中(pH 8.0, 10%EtOH)探针的荧光强度比(F680/F750)有大约19倍的增强，探针的检测限为0.36μM。探针的光声波谱总体变化趋势和吸收光谱一致，探针在715nm(PA715)的光声波谱信号强度在饱和点下降了3.9倍，检测限为1.3μM。此外，由于探针带有正电荷，且具有良好的脂溶性，所以其还有较好的线粒体靶向能力。我们成功将其应用于检测LPS和IFN-γ刺激的巨噬细胞和顺铂刺激的HK-2细胞中产生的内源性ONOO-，此外，由于探针还具有肾脏靶向能力，我们还将其应用于顺铂诱导的急性肾损伤过程中ONOO-浓度变化的近红外荧光、光声双模成像。
(1)在第二章中，我们选用吩噻嗪为响应基团和荧光团，为了延长吩噻嗪的波长，我们分别引入了2-(3-氰基-4,5,5-三甲基呋喃-2(5H)-亚甲基)丙二腈、2-苯并噻唑乙腈、磺酸基修饰的4-甲基喹啉和四乙二醇链修饰的4-甲基喹啉四个吸电子基团，合成了四个探针，分别命名为PTZ-TCF、PTZ-BTA、PTZ-KL、PTZ-KL-PEG。虽然PTZ-KL的灵敏度更高，但带有负电荷的磺酸基使其难以进入细胞，而PTZ-KL-PEG不仅具有较高的选择性和灵敏度(检测限为8nM)，15分钟内就可以进入细胞。因此，我们成功将PTZ-KL-PEG应用于LPS诱导的HeLa细胞内源性HClO的成像。
(2)在第三章，我们以硅罗丹明为能量供体，湖大染料(HD)为能量受体，刚性哌嗪碳链为连接臂，设计合成了近红外比率型荧光探针SiRho-HD。由于FRET效应，当用635nm激光激发探针时，硅罗丹明染料将能量传递给湖大类似物，发射波长为750nm，探针的能量转移效率为76.8%。当探针与ONOO-反应后，由于湖大类似物的氧杂蒽环结构被ONOO-氧化破坏，FRET效应消失，发射波长蓝移为680nm。在PBS溶液中(pH 8.0, 10%EtOH)探针的荧光强度比(F680/F750)有大约19倍的增强，探针的检测限为0.36μM。探针的光声波谱总体变化趋势和吸收光谱一致，探针在715nm(PA715)的光声波谱信号强度在饱和点下降了3.9倍，检测限为1.3μM。此外，由于探针带有正电荷，且具有良好的脂溶性，所以其还有较好的线粒体靶向能力。我们成功将其应用于检测LPS和IFN-γ刺激的巨噬细胞和顺铂刺激的HK-2细胞中产生的内源性ONOO-，此外，由于探针还具有肾脏靶向能力，我们还将其应用于顺铂诱导的急性肾损伤过程中ONOO-浓度变化的近红外荧光、光声双模成像。