在生物的新陈代谢过程中会不断产生各种活性氧自由基。超氧阴离子(O2-.)、过氧化氢(H2O2)、羟基自由基(.OH)、单线态氧(1O2)、脂质过氧化自由基(ROO.)及一氧化氮(NO)是生命活动过程中具有代表性的重要自由基,它们与生物体的衰老及许多疾病的发生都有着重要的关联。生物体中适当水平的活性氧是机体维持良好免疫应答的基础,而其大量存在时则是有害的。为此,近年来有关细胞内活性氧的研究引起了人们越来越广泛的关注,活性氧的检测方法也不断发展,其中荧光法简单易行,便于操作,具有高的灵敏度和选择性。荧光探针分子与活细胞内的活性氧自由基作用时生成强荧光物质,借助于激光共聚焦成像技术,可以实现细胞内待测活性分子的“可视化”,从而对它们在生命体内进行“实时在线”的检测,尤其在600-1000 nm的近红外光区,生物基体光吸收或荧光强度很弱,激发光的穿透性更大,因而自发荧光的背景干扰大大降低,且能量较低减少了光照对细胞的损伤,所以用于检测细胞内活性氧自由基的近红外荧光探针拥有良好的发展前景。本论文主要以设计高选择性、高灵敏度的,检测细胞内单线态氧(1O2)的近红外荧光探针为目的,利用荧光探针与1O2特异性作用后荧光性质发生改变,实现对其的检测,并将所合成探针成功用于生物活细胞的共聚焦显微成像。本文主要开展了以下两方面研究工作:(一)基于抗氧化氨基酸对于单线态氧的清除能力,设计合成了一种以花菁为母体含有组氨酸结构的新型近红外荧光探针。探针自身荧光微弱,与1O2反应后荧光显著增强,激发和发射波长分别位于754 nm和794 nm。该探针能高选择性地捕获1O2,而共存的其它活性氧(ROS)及一些生物样品中常存在的还原性化合物和金属离子不干扰。该方法检测1O2的线性范围是5.0×10-8-1.2×10-6 M,检测限是99 nM。通过使用激光共聚焦扫描显微镜,成功实现了该探针对细胞内1O2的荧光成像,表明探针具有良好的膜穿透性,能够选择性地捕获细胞内的1O2,并且可以对细胞内的1O2产生响应,表现了良好的生物适用性。(二)设计合成了一种以磺酸基花菁为母体的、含有肌肽结构的新型水溶性更好的近红外荧光探针,用于选择性地检测生物体内的1O2。探针中的咪唑基是与单线态氧作用的反应基团,引发探针荧光的变化,从而可以实现对单线态氧的定量检测。同时探针具有很好的水溶性和良好的生物适应性,因而能够用于活细胞中单线态氧的荧光成像。目前,有些实验还在进行中。