目前,含溴消毒剂的广泛使用导致水体中残留大量的次溴酸,从而引起水体污染,对人类健康造成潜在威胁。此外,次溴酸作为一种强氧化剂,因其参与生物体的生理和病理过程而受到科学研究的广泛关注。在体内,次溴酸的产生是一把双刃剑。适量的次溴酸具有有效的抗菌活性,但次溴酸的异常产生很容易引起组织损伤等一系列疾病。不幸的是,由于生物体中次溴酸的浓度较低,使得用于检测次溴酸方法的开发受到阻碍,从而造成次溴酸详细的细胞机制仍然不清楚。因此,开发高特异性和高灵敏性的次溴酸探针具有重要意义。基于此,我们设计开发了三例用于检测次溴酸的荧光探针,并分别成功地应用于生物样品中次溴酸的检测。(1)利用简单的具有高量子产率和强分子内电荷转移(ICT)机制的4-三氟甲基-7-氨基喹啉作为荧光团,2-甲硫基苯硼酸作为识别受体,构建了一例比率型次溴酸探针Ratio-HOBr。探针表现出对次溴酸的快速响应。此外,探针能够高选择和高灵敏性检测次溴酸,定量检测次溴酸的线性浓度范围为0-20μM,检测限为92 nM。进一步的研究也表明探针良好的生物相容性能够实现对细胞和斑马鱼中次溴酸成像。(2)设计合成了一例新颖的以萘酰亚胺衍生物为荧光团,1-(2-氨乙基)哌啶为识别受体的荧光探针NAEP-HOBr。这是目前为止第一例基于类似傅克烷基化反应的次溴酸探针。通过分析,探针呈现出令人满意的灵敏度,检测限为200 nM。在其他高浓度分析物存在下,探针仍然表现出对次溴酸的良好的选择性。探针也能够快速响应次溴酸。此外,探针能够追踪细胞和斑马鱼中的内源性次溴酸,进一步为追踪活体中的内源性次溴酸的波动提供了新颖的工具,为次溴酸荧光探针的开发探索出一条新的道路。(3)在第二例探针的基础上,设计合成了一例以萘酰亚胺衍生物为荧光团,2-氨乙基吗啉为识别受体的荧光探针NAEM-HOBr,通过改变第二例探针的识别受体从而优化了探针NAEM-HOBr对次溴酸的识别。探针的优势之一是基于2-氨乙基吗啉基团不仅可以识别次溴酸,也可以有效地靶向溶酶体,从而起到检测和靶向的双重功能。通过光谱分析,探针能够对次溴酸迅速响应,并成功区分次溴酸和其他活性氧,从而表现出良好的选择性。另外,探针能够定量检测0-1μM的次溴酸,检测限为15 nM,从而表现出相对第二例探针的良好的灵敏度。在生物应用方面,探针有效地应用于靶向细胞溶酶体,为细胞溶酶体中次溴酸的检测提供了一种新的工具。探针也成功地应用于斑马鱼次溴酸成像。此外,通过次溴酸浓度的差异,探针也被用于双光子小鼠成像,并成功区分小鼠正常组织和肿瘤组织。因此,探针NAEM-HOBr为检测细胞溶酶体中内源性次溴酸以及研究探针在活体中的应用提供了有效的工具。