小分子荧光探针具有灵敏度高、操作简单和无损检测等优势,已被广泛用于生物体内活性分子的成像检测。例如,针对于HOCl等活性氧类物质或硝基还原酶等生物大分子,科学家们已经开发了大量的检测成像工具,并用其揭示了相关分子在生理及病理过程中的功能。但是,目前报道的大部分探针仍然存在着灵敏度不够、Stokes位移小或发射波长较短等问题。针对以上问题,本论文从染料结构调控出发,发展了基于喹喔啉-氧杂蒽染料的增强型高灵敏次氯酸（HOCl）荧光探针和比率型硝基还原酶（NTR）荧光探针。具体工作如下:第一、针对于目前HOCl荧光探针灵敏度低,Stokes位移小等问题我们借助理论计算,提出了一种通过调控罗丹明派若宁部分9位碳原子亲电性来构建高灵敏度增强型荧光探针的通用策略。作为概念验证,我们基于罗丹明B染料及其衍生物PZQ-R6G&DQF-RB,合成了三个HOC1荧光探针RB-S、PZQ-S和DQF-S。实验结果表明,通过供电子基团来稳定罗丹明派若宁部分9位碳原子的电荷,探针DQF-S相比于另外两种探针对HOCl的灵敏度显著提高（检测限:0.2 n M）,响应时间也更快（650 nm）和大Stokes位移（81 nm）的优点。生物成像研究表明,DQF-S不仅可以有效检测细胞中的内源性HOCl,而且可以在活体水平实现小鼠肿瘤内HOCl的成像检测。第二、比率荧光探针具有多通道信号输出和成像结果准确等优点。针对于罗丹明类染料在设计比率荧光探针时较为复杂、合成较为困难等问题。我们设计并合成了适合发展比率荧光探针的罗丹明衍生物。我们通过对大Stokes位移染料DQF-RB的结构进行进一步调控,合成出氧杂蒽3-位具有仲胺基团的新型罗丹明类染料RDQF-RB及其乙酰化衍生物。光谱实验研究表明,RDQF-RB具有长波长发射（>650 nm）和大Stokes位移（85 nm）的特点,而其乙酰化产物的光学性质接近传统罗丹明类染料(λab/λem=548 nm/581 nm),以上结果表明RDQF-RB在比率荧光探针构建中具有很好的潜力。此外,我们还成功的将这种结构应用于其他几种类型的染料并测试了其光谱性质。第三、针对于目前多数NTR探针发射波长较短或只能通过单通道信号进行检测成像的问题。我们基于上一章发展的染料RDQF-RB,合成了比率型硝基还原酶（NTR）探针RDQF-NTR。实验结果显示,在NTR存在下,探针RDQF-NTR的最大发射波长从588 nm逐渐红移至655 nm,具有很好的比率响应。进一步的体外实验表明,探针RDQF-NTR对NTR具有快速响应（<10 min）和较低的米氏常数（Km=5.41μM）等优点,并且不受其它酶和生物活性物质的干扰,具有很好的选择性。生物成像结果显示,RDQF-NTR可以实现细胞内源性和肝硬化组织中NTR的检测,表明RDQF-NTR在生理与病理学过程中NTR检测中具有很好的应用前景。