过量的金属离子在生物体内富集会引起严重的健康问题,研究人员长期以来一直致力于寻找高效检测生物体中金属离子的方法。传统的检测方法存在响应时间长、特异性差、无法应用于生物成像等多种缺陷。而荧光成像技术具备灵敏度高和分析速度快的优势,是一种可以可视化监测环境和生物体内金属离子的工具,该技术高度依赖于所用荧光探针的光物理和光化学性质。罗丹明类荧光探针分子结构中有着独特的螺环结构,具有优异的发光特性,基于其所制备的一系列衍生物是构建开关型荧光探针的有效平台,在生物荧光分子探针的制备中备受青睐。本文基于荧光分析技术构建了3种用于检测金属离子的罗丹明基荧光探针,并通过紫外、荧光测试等实验表征了其光谱性质,同时通过真实水样的研究以及活体细胞、动植物体内的荧光成像研究证明了其潜在的应用价值。1、以罗丹明B为荧光母体,2,6-二氨基吡啶为连接臂,2-噻吩乙酰基为配体,合成了一种对Al3+特异性响应的荧光探针罗丹明吡啶二胺噻吩（RBKB）。通过~1H NMR、13C NMR和ESI-MS证实了探针RBKB的结构。紫外可见光谱和荧光发射光谱验证了其在Et OH/H2O（1:1,v/v）缓冲溶液中能够对Al3+进行高灵敏度和高选择性检测,且不受其他阳离子和阴离子的干扰;Job’s plot实验表明探针RBKB与Al3+的结合比为1:1;结合常数为3.69×10~3 M-1;对Al3+的检出限为0.177μM。探针RBKB在真实环境水样中对Al3+的回收率为90.5%–96.8%;同时由于其较好的水溶性和低毒性,使其能够在乳腺癌细胞（MCF-7）、斑马鱼及大豆根部细胞荧光成像中成功检测Al3+。2、以罗丹明B为荧光母体,2,6-二氨基吡啶为连接臂,4-氰基苯甲酰基为配体合成探针罗丹明吡啶二胺对氰基苯（RBGP）。通过~1H NMR、13C NMR和ESI-MS证实了探针RBGP的结构。紫外可见光谱和荧光光谱显示其在Et OH/H2O（1:3,v/v）缓冲溶液中能够对Al3+进行快速响应且不受其他阳离子和阴离子的干扰。Job’s plot实验表明探针RBGP与Al3+的结合比为1:1,结合常数为1.01×10~4 M-1,检出限为0.146μM,添加F-可实现探针对Al3+的可逆荧光响应。与前一个探针RBKB相比,探针RBGP响应时间更短,检出限更低,结合常数更高。实验表明,探针RBGP能够在真实环境水样中对Al3+进行检测。同时由于其较好的水溶性和低毒性,使其能够在乳腺癌细胞（MCF-7）、斑马鱼及大豆根部细胞荧光成像实验中成功检测Al3+。3、以香豆素和酮酸合成了一种罗丹明基近红外荧光探针罗丹明香豆素苯肼（RBLY）。与传统探针相比,近红外（650–900 nm）荧光探针工作波长范围更广且对生物样品的光损伤更小,同时在生物成像过程中可以更有效避免生物组织自身荧光的干扰。通过~1H NMR、13C NMR和ESI-MS证实了探针RBLY的结构,紫外可见光谱和荧光光谱表明其在Et OH/H2O（1:5,v/v）缓冲溶液中能够对Hg2+进行快速响应且不受其他阳离子和阴离子的干扰。荧光发射光谱显示其吸收峰为620 nm,发射峰为695 nm。探针RBLY与Hg2+的饱和响应时间为120秒,结合比为1:1,结合常数为1.63×10~5 M-1,检出限为0.34μM,通过添加S2-可以使得探针呈现可逆的效果。探针RBLY在真实环境水样中对Hg2+有着较高的回收率,同时其具有良好的生物相容性,能够在MCF-7细胞、斑马鱼和大豆根部的荧光成像中成功检测Hg2+。