荧光探针技术在生命科学学领域的应用自上世纪发展迅速。与传统检测方法的成本高、操作复杂等不足之处相比较,荧光探针技术凭借高灵敏、低成本、易操作且具有实时检测等诸多特点,被广泛应用在分析科学等多领域的分子、离子检测和定量分析之中,尤其在靶向给药、药效检测,人体内环境稳态平衡的监测以及定量定性分析方面具有良好的应用前景。生物硫醇是一类含巯基的氨基酸,例如半胱氨酸(Cys)、谷胱甘肽(GSH)、同型半胱氨酸(Hcy),参与细胞内蛋白质合成过程,维持生命活动氧化还原的稳定状态,是生物体酶发挥作用以及后续生理活动的一类重要信号分子。研究表明,它们对心血管舒张、神经递质传导等一系列生理活动起着积极的作用。许多常见的疾病与人体内生物硫醇含量的异常关系密切,如半胱氨酸(Cys)的缺乏易导致发育迟缓、毛发脱色、肝脏损伤等;谷胱甘肽(GSH)避免机体受氧化应激损伤,其浓度与白血病等具有相关性;同型半胱氨酸(Hcy)浓度过高则是阿尔兹海默症、心血管疾病和骨质疏松产生的前置因素。因此,关于生物体内生物硫醇的检测对于一些疾病的病理机制研究、早期诊断和治疗具有重要作用。小分子生物硫醇易被氧化、化学结构较为相似导致其难以区分、生物体内分布不均衡且容易相互转化等特性,使传统的检测硫醇的方法表现出局限性。基于荧光探针的高选择、高灵敏、高通量以及在活细胞内可视化追踪检测等诸多优点,使人们对其应用研究广泛关注。研究生物硫醇选择性检测且能直观检测其动态分布和转化规律的荧光探针具有极重要的科学价值和实际意义。基于相关文献报道以及课题组前期研究,本论文围绕活性生物小分子硫醇半胱氨酸(Cys)和高半胱氨酸(Hcy)的检测,结合花菁类化合物结构的光学和生物学特性设计、合成了三个系列基于半花菁结构母核的新型荧光探针:1)设计、合成一种以邻氯苯甲酰氯为响应开关的探针P1。实验结果表明,该探针对Cys显示特异性选择。探针呈现橙红色(λex=495 nm),与Cys响应后的荧光发射(λem=540 nm)为黄色荧光。实验证明,该探针能明显区别其他生物硫醇与Cys,荧光滴定实验表明其荧光强度与Cys浓度呈现良好的线性关系。2)设计、合成一系列以巯基嘧啶作为响应开关的探针P2、P3、P4、P5、P6,分别对Cys、Hcy具有选择性识别作用。光谱检测实验表明,该系列探针与Cys、Hcy分别响应后均呈粉紫色,P2(λem=555 nm)、P3(λem=540 nm)、P4(λem=543 nm)、P5(λem=546 nm)、P6(λem=596 nm),对Cys、Hcy的响应在反应时间和荧光强度上略有区别。这一系列探针对Cys、Hcy的响应均具有良好的线性关系。3)设计合成了一种以乙酰氯为开关的探针P7,荧光发射呈黄色荧光,对Cys特异性响应且具有良好线性关系,并对其响应机制进行了初步推测。