光声成像结合光学成像的高特异性和超声成像的深穿透特性的优势,成为了生物医学领域中新兴的结构和功能成像技术。光声成像利用超声信号作为信息载体,捕获组织内光学吸收特性相关生理学和病理学的信息。其基本过程概述如下:（1）组织吸收来源于可见光或近红外光的光能;（2）造影剂热膨胀,产生光声信号;（3）传感器检测信号;（4）光声系统存储采集到的数据,并用于图像重建分析。由于声音在生物组织中的散射小于光,因此光声成像可以在纯光学方法无法达到的深度处提供更高分辨率的成像,从而有效克服了光学成像在穿透深度方面的限制。如今基于光声成像的检测手段已被广泛用于体内特定分析物的检测,如内环境、生物分子和金属离子等。然而,设计高灵敏度和高选择性的光声探针仍然是光声检测的一个重大挑战。近红外吸收的有机染料,如菁染料、聚乙烯二亚胺衍生物和半导体聚合物等,具有良好的生物降解性和生物相容性,通过合理的设计修饰后,能够成为具有良好选择性和稳定性的光声探针,并进一步用于动植物中特定分析物的检测或分泌物状态的监控。本硕士论文以有机菁染料为基础,设计并制备了两种有机近红外光声探针,用于影像指导下的动植物体内分析物的检测。主要研究内容如下:1.近红外有机菁染料光声探针用于动植物中铜离子(Cu²⁺)检测:通过克脑文格尔缩合反应制备新型七甲川菁染料（IR823）,并和配体二吡啶胺（金属离子螯合剂）反应合成可激活的光声探针LET-2。当Cu²⁺存在时,LET-2与Cu²⁺螯合后,吸收红移,光声信号增强,从而实现Cu²⁺的检测。LET-2对低浓度的Cu²⁺具有显著的光声开启效应,并且对潜在竞争分析物具有良好的选择性。体外计算LET-2对Cu²⁺的光声检测具有极低的检测限（约为10.8×10^-99 M）。最终我们依靠光声成像成功地监测了豆芽和小鼠肝脏组织中的Cu²⁺。结果表明,此次设计的化学选择性Cu²⁺光声探针在环境监测和疾病诊断方面具有很大的潜力。2.近红外有机菁染料光声纳米探针用于小鼠胃酸分泌的监控和评估:利用菁染料（IR1061）,与配体3-丁烯-1-胺合成酸响应的有机小分子。经两性共聚物DSPE-PEG2000修饰后,最终得到具有良好的生物相容性的纳米材料LET-4。酸性条件下,LET-4在近红外区的吸收显著增强,并产生明显的光声信号。通过光声成像,我们成功的观测到了灌胃给药后小鼠的胃酸分泌的过程（胃排空、胃酸分泌和探针代谢）。通过3D建模,我们成功构建了胃酸分泌的3D光声影像,有效降低了来源于背景和其他组织的信号干扰,最终实现了3D光声影像指导下的胃酸状态的监控和评估。本硕士论文中,我们设计并合成了两种以有机菁染料为主体结构的光声探针,并将其用于光声影像指导下的Cu²⁺检测和胃酸状态的监控。该研究结果对未来有机菁染料光声探针的设计,及其在生物医学领域的应用方面具有一定的参考价值。