本工作设计、制备了三个水溶性良好的荧光探针/传感器，并在水溶液和生物体系中分别对次氯酸根、pH和过氧化氢进行了检测和成像。次氯酸根参与众多的生理和病理进程，在生物体内起到非常重要的作用。我们设计并制备了含肟基团的基于BODIPY染料的荧光探针BOD-OXIME。BOD-OXIME的量子产率很低（Φ=0.04），但是BOD-OXIME中的肟基团可以被次氯酸根（OCl-）特异性地氧化而转化成醛基结构，反应生成高量子产率（Φ=0.96）的BOD-CHO。因此，BOD-OXIME可以作为次氯酸根（OCl-）的荧光增强型的荧光探针。该探针由于含有亲水性基团（羧基和肟基），可以在全水溶液（PBS缓冲液）中进行检测。BOD-OXIME对OCl-的选择性好、灵敏度高，抗干扰性好，光稳定性好，响应非常迅速（响应时间少于1秒）。探针BOD-OXIME对次氯酸根（OCl-）的检测下限（LOD）为17.7nM。研究还发现，探针BOD-OXIME除了可以在缓冲液中对次氯酸根（OCl-）进行定性和定量检测外，还可以对RAW264.7细胞（小鼠巨噬细胞）中的外源性和内源性的次氯酸根（OCl-）进行荧光成像。细胞内pH值在细胞增殖和细胞凋亡等多种生理和病理进程中扮演中极为重要的角色。为了实现细胞内pH的灵敏检测，我们设计合成了一种基于氨基碳点（作为内参）的比率型的荧光传感器CD-NP-Py来检测pH。将对pH敏感的带羟乙基哌嗪基团和羧基的萘酰亚胺染料（NP-COOH）通过酰胺化反应连接到带氨基的碳点上，从而构建了比率型pH传感器。在单一波长（360nm）激发下，测定荧光传感器CD-NP-Py在413nm处（来自于碳点）和525nm处（来自于萘酰亚胺衍生物）的荧光发射强度，计算两处荧光强度的比值，即可实现在水相中对pH的比率型检测。CD-NP-Py具有较低的细胞毒性，易于为细胞摄取，并可实现Hela细胞内pH的成像。过氧化氢是一种重要的活性氧物种(ROS)，其在生命过程中发挥及其重要的作用。对活体内H2O2的检测对于探究和理解H2O2在生命系统中的化学和生物作用具有非常重要的意义，所以我们设计并制备了基于FRET的比率型荧光探针CD-NP-BE来对体外和体内的H2O2进行检测。在荧光传感器CD-NP-BE中，碳点为FRET的能量供体（Donor），NP-BE为FRET的能量受体（Acceptor）。CD-NP-BE具有响应速度快，低细胞毒性，高选择性和高灵敏度（检测下限LOD为0.46μM）。荧光传感器CD-NP-BE可以对活细胞（L929细胞）内和活体（斑马鱼）内的外源性的H2O2进行成像。探针和斑马鱼共培养时，纳米探针可以在1小时内被斑马鱼吸收，并主要分布在腹部。由于CD-NP-BE的粒径很小（约4nm），使得其可以被斑马鱼逐渐排泄出体外而不引起长时间的富集。更重要的是，作为第一个可以检测活体内H2O2的化学探针，纳米探针CD-NP-BE还可以对斑马鱼肠道中由药物阿霉素（DOX）造成的氧化损伤（此时内源性的H2O2浓度会升高）进行检测和定位。