硒是人体必需的微量元素之一，与人体许多疾病密切相关。亚硒酸钠作为一种抗癌药物，能够有效地杀死肿瘤细胞，且对正常细胞的毒性较小。随着癌症发病率的提高，亚硒酸钠的抗癌功效引起更多的关注，但其抗癌的具体机制却还不清楚。大量研究认为，亚硒酸钠在代谢过程中，生成的硒醇与氧气反应产生活性氧，引起氧化应激从而导致肿瘤细胞死亡。但是在以往的研究过程中，却忽略了实体肿瘤的缺氧微环境，在常氧的环境下进行了与氧化应激相关的各种信号通路的研究。因此，我们在乏氧条件下，利用新的荧光探针重新监测了亚硒酸钠诱导肿瘤细胞凋亡过程中硒醇和活性氧的含量变化，观察细胞内的氧化还原状态变化，试图在真正的肿瘤微环境下来对亚硒酸钠的抗癌机制进行研究。本文综述了硒醇探针和双组分同时检测的研究现状及发展趋势，以亚硒酸钠诱导肝癌细胞凋亡过程为细胞模型，利用金纳米粒子和肽链设计了新型的检测硒醇的纳米探针，并实现了在同一激发下，对硒醇和活性氧的同时检测。具体工作内容主要分为以下三个方面：1、设计了一种新型的近红外检测硒醇的金纳米探针，并进行了生物成像分析。本探针是在金纳米粒子的表面通过Au-S键组装上修饰了近红外染料的肽链（N端Cy5.5，C端半胱氨酸裸露巯基），金纳米粒子与染料之间发生FRET，染料的荧光被金猝灭，由于硒醇更强的亲核性能，能够与巯基之间发生竞争反应，形成更加稳定的Au-Se键，使连接了Cy5.5的肽链被置换下来，荧光恢复，从而实现对硒醇的特异性检测。该探针的激发发射均在近红外区，避开了生物体自体荧光的干扰，与以往的可见探针相比，具有较大的优势。首次利用硒醇与纳米金之间更易于成键的能力来设计探针，生物体内含有的一些还原性物质、氧化性物质、氨基酸、金属离子等均没有干扰，具有较高的选择性和灵敏度。在0~100μM的浓度范围内，随着硒醇浓度的增高，荧光增强，并且有很好的线性关系，线性方程为F=1623.3+170.18[Sec] μM，线性相关系数为0.9902。通过细胞毒性试验可以看出该金纳米探针具有良好的生物相容性和较低的毒性，并且在缺氧的条件下，也能够很好的检测到亚硒酸钠诱导肝癌细胞凋亡过程中硒醇的含量变化。2、检测硒醇的可见金纳米探针的设计合成及生物应用。亚硒酸钠在人体内代谢产生硒醇和活性氧，因此，在乏氧下实现对硒醇和活性氧的同时检测，有助于对亚硒酸钠抗癌机制的研究。基于在同一激发，不同发射下进行双检测的目的，我们利用Au-Se键竞争取代Au-S键，设计了一种FAM修饰的波长匹配的检测硒醇的金纳米探针，激发发射均在可见区（Ex=490nm, Em=520nm)。之后分别在化学体系和生物模型中对探针的性能进行分析，发现探针能够特异性的检测硒醇，不受生物体内含有的一些还原性物质、氧化性物质、氨基酸、金属离子等的干扰，具有较高的选择性和灵敏度。在0~100μM的浓度范围内，荧光强度随硒醇的浓度增加，有很好的线性关系，线性方程为F=2729.79+308.65[Sec] μM，线性相关系数为0.9959。该金纳米探针具有良好的生物相容性和较低的毒性，能够在缺氧的条件下，检测亚硒酸钠诱导肿瘤细胞凋亡过程中硒醇的含量变化。3、同一激发下，硒醇与H2O2的同时检测。在上一章的研究基础上，选择合成了一种以反花菁染料为荧光母体，苯硼酸酯为响应基团的特异性检测H2O2的小分子探针（QCy7)，该探针与H2O2反应后的光谱具有双激发、单发射的特点（Ex1=490nm，Ex2=560nm，Em=710nm)，与上一章中的检测硒醇可见探针激发光谱重叠，发射光谱分离，在化学体系很好地实现同一激发下的双检测，两种探针之间相互不干扰。在常氧/乏氧条件下，在亚硒酸钠抗癌药物的诱导下，检测了肝癌细胞中硒醇和活性氧的变化情况。实验结果发现，在常氧条件下，随着亚硒酸钠诱导时间的增加，细胞内的硒醇和H2O2含量均明显上升；乏氧时，随着亚硒酸钠诱导时间的增加，细胞内的硒醇含量增加，H2O2含量则无明显变化。推测原因是因为在乏氧的肿瘤微环境下，氧气的含量较低，无法与硒醇作用产生更多的活性氧。实验结果在一定程度上说明了亚硒酸钠诱导肿瘤细胞的凋亡，不是由一个氧化应激过程，而是由细胞内硒醇含量过高引起的还原胁迫造成的，这为以后研究亚硒酸钠的抗癌机制，提供了一个新的思路。