肝脏疾病,是指发生在肝脏部位的病变,包括肝炎、肝纤维化、肝硬化、肝癌。肝纤维化几乎是各种肝炎发展的必经病理过程,而肝癌是最终阶段,这致使肝脏纤维化与肝癌容易发病。数据显示这两种疾病具有极高的死亡率,严重威胁人类的身体健康。如果在疾病早期及时发现,绝大多数患者都能得到理想的治疗效果及较好的预后,生存率显著提高。然而,由于肝脏纤维化与肝癌早期均无明显临床症状,且传统诊断方法分辨率低,导致确诊时往往已处于中晚期。因此,亟需开发准确早期诊断肝脏纤维化与肝癌的新手段。大量研究表明,酶标志物在异常组织及细胞内过量表达,可作为疾病早期诊断的可靠筛查指标。单胺氧化酶B（MAO-B）在早期肝纤维化病人体内过表达,因此被认为是肝脏纤维化早期标志物。由于α-L-岩藻糖苷酶（AFU）在肝癌早期甚至是未形成病灶时就表现出异常的高活性,所以可作为早期肝癌的理想标志物。同时,碱性磷酸酶（ALP）作为肝癌标志物也被广泛认可。因此,精准成像分析这些相关酶标志物的活性变化有望为肝脏纤维化与肝癌早期诊断开辟新途径。荧光成像技术尤其是以长波长激发的双光子和近红外荧光成像技术,因其不仅具有非侵入性、高灵敏度、高时空分辨、对比度的优点,并且能够有效避免自发荧光、降低光散射、提高信噪比、改善穿透深度的优势,近年来,已经成为原位可视化细胞及活体内分子事件的有力工具。尤其是基于酶的特异性反应构建的酶激活荧光成像分析法,已成为一种最有前途的无症状疾病早期诊断的工具。然而,针对肝脏纤维化和肝癌的早期诊断,适用于活体内分析肝脏纤维化早期标志物MAO-B及肝癌早期标志物AFU和ALP动态变化的双光子或近红外成像材料鲜有报道。因此,亟需开发新的高性能荧光方法准确原位监测这些酶标志物,这对于深入剖析它们在疾病发生发展过程中所起的生物学作用,以及推动疾病的原位早期诊断研究具有重要意义。基于以上原因,本论文针对肝纤维化和肝癌早期诊断研究存在的问题,构建了一系列具有光稳定性好、灵敏度高、选择性高等优点的荧光、近红外荧光/光声双模式以及化学发光成像探针,建立了对疾病早期相关酶标志物MAO-B、AFU、ALP的快速原位分析新方法。这些探针不仅为疾病的早期有效诊断提供了高灵敏、快速、准确的成像材料,同时,也为这些酶在生物体中所起的详细生物学功能的深入研究提供理想的工具。本论文主要内容如下:1、设计合成了一种双光子荧光探针BiPhAA用于实时成像活体内MAO-B的活性。基于酶与底物的特异性反应,探针的苄氨部分被MAO-B快速催化氧化生成醛基,继而与相邻苯环上的氨基发生缩合反应而环化,增大共轭体系,发出强荧光。体外实验结果表明BiPhAA可快速、准确地响应MAO-B的活性变化。细胞成像显示BiPhAA能够实时、专一地监测细胞内内源性MAO-B的动态变化。通过双光子深层组织荧光成像,探针成功区分肝脏纤维化小鼠与正常小鼠。2、构建了一种新型双光子荧光探针HcyCl-F定位于溶酶体实时成像监测细胞及小鼠体内AFU。当AFU存在时,HcyCl-F中的2-氯-4-苯基-α-L-岩藻糖苷键被水解,释放出苯环上的羟基,形成强的推拉电子结构,继而发出明亮的荧光。体外实验表明HcyCl-F可快速、准确地响应AFU。双光子成像证明HcyCl-F能够实时、专一地监测溶酶体内AFU的动态变化。小鼠活体成像结果显示,肝癌组织中AFU的含量高于正常组织。值得注意的是,HcyCl-F可以清楚地检测到I期肝肿瘤。3、基于AFU,构建了一个近红外、光声双模式诊断早期肝癌的有机小分子化合物DCBOD-F。在650 nm的激发光下,探针与AFU反应后,670 nm处荧光明显增强。体外实验表明该探针能够高选择性、高特异性地用荧光模式快速响应AFU。细胞成像结果证明,利用该探针的近红外荧光可可视化溶酶体内AFU的浮动,且癌细胞中具有高水平的AFU。更重要的是,DCBOD-F通过近红外模式实现了准确地原位成像诊断早期肝癌小鼠。4、组装了一个化学发光纳米诊疗一体化平台MSN@H6L@β-CD@AMPPD用于肝肿瘤的成像诊断与治疗。将肝癌标志物ALP的化学发光底物3-（2-螺旋金刚烷）-4-甲氧基-4-（3-磷氧酰）-苯基-1,2-二氧环乙烷作为能量供体,通过包结作用与环糊精结合,然后共价连接到装载能量受体（4-羧基苯基）卟啉的介孔二氧化硅表面。当MSN@H6L@β-CD@AMPPD到达肿瘤与ALP特异性结合后,底物被水解,导致化学发光能量释放。通过化学发光能量共振转移,激发（4-羧基苯基）卟啉。激发态（4-羧基苯基）卟啉的一部分能量通过荧光形式散失,能够对癌组织进行近红外成像;另一部分能量与氧气反应产生单线态氧,最终杀死癌细胞。实验结果证明MSN@H6L@β-CD@AMPPD不仅可成像肝癌部位,而且对肿瘤也具有较理想的治疗效果。该材料实现了无外加光源的PDT纳米诊疗一体化,为肝癌的诊断及治疗提供了一种新方法。