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吖啶类化合物是一类重要的含氮杂环化合物,包括吖啶橙、吖啶酯、双吖啶、吖啶酮及衍生物等。吖啶酮衍生物含有给电子基团（N-R）和吸电子基团（C=O）,具有较好的电子传输能力。同时,它们具有大环共轭体系及刚性平面结构,荧光性质强,通过适当的修饰可以和体内物质较好地结合,而且还具有抗癌、抗微生物、抗疟疾等生物活性,广泛应用于医药、光电材料等领域。然而,吖啶酮衍生物在比值荧光及双光子荧光领域的研究及应用还较少,同时,大多吖啶酮衍生物水溶性较差,限制了其在光学或电化学领域的应用。因此,本论文研究了几种基于商业化或自制合成的吖啶酮衍生物的比值荧光、双光子荧光和电化学传感方法,分别将其用于离子、小分子和生物大分子的检测。希望能为扩展吖啶酮在光电材料、离子探针、生物双光子探针及生物活性等领域的研究及应用提供基础。本论文共有四章:第一章:基于2-氨基吖啶酮构建了一种比值荧光传感方法用于pH值的检测。在酸性条件下,2-氨基吖啶酮的氨基被H+质子化,质子化的氮原子与吖啶酮结构形成p-π共轭,发生分子内电荷转移（ICT）,使发射波长在420 nm处的荧光增强,540 nm处的荧光减弱,呈蓝色荧光。但随着pH值的升高,其结构中的氨基易发生去质子化,使发射波长在420 nm处的荧光减弱,540 nm处的荧光增强,呈黄绿色荧光。通过荧光信号比值变化,实现对pH变化过程的有效监测。实验结果表明,当pH处于2.06.0范围内,在540 nm、420 nm发射波长处的荧光强度比值F540/F420的对数值与pH呈良好的线性关系。在此基础上,通过激光共聚焦成像技术成功将其用于监测胃癌细胞（SGC-7901）内的pH变化。有望为极酸环境下细胞内pH的检测提供新思路。第二章:基于5,7-二硝基-2-磺基-吖啶酮（DSA）和二氧化锰纳米片（Nano-MnO2）构建了一种荧光传感方法用于谷胱甘肽（GSH）的检测。通过DSA吸附在Nano-MnO2上,将DSA的荧光猝灭。然后通过GSH与Nano-MnO2之间的氧化还原反应引起Nano-MnO2片层的消解导致DSA的释放及其荧光的恢复,基于该原理实现对GSH的检测。实验结果表明,当GSH浓度在100700μM范围内,体系的荧光强度恢复值与GSH浓度呈线性关系,检测限达到4.0μM。在此基础上,成功将该方法用于宫颈癌细胞（HeLa）内GSH的荧光成像,有望为生物体内GSH的检测提供一种新方法。第三章:基于10-甲基-2-硝基-吖啶酮（MNA）研制了一种信号增强型荧光传感方法用于硝基还原酶（NTR）的检测。在烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）供电子条件下,NTR还原MNA中的硝基为氨基,生成10-甲基-2-氨基吖啶酮（MAA）从而产生荧光信号,且荧光强度与NTR浓度呈正相关。在最佳实验条件下,该检测方法的线性范围为015μg/mL,检测限达0.15μg/mL。该方法成功应用于斑马鱼内源性NTR的检测,与商业化鱼硝基还原酶试剂盒检测结果一致。同时发现生成的MAA具有双光子性质,利用飞秒脉冲激光技术可将其应用于斑马鱼内源性NTR的双光子荧光成像,有望为生物体内NTR检测提供一种新方法。第四章:研究了5,7-二硝基-2-磺基-吖啶酮（DSA）与牛血清白蛋白（BSA）相互作用的电化学行为,在pH=5.0 PB缓冲液中,DSA有一对可逆的氧化还原峰。BSA存在时,DSA与BSA结合产生电化学惰性复合物DSA-BSA,导致DSA平衡浓度的降低,DSA的氧化峰电流下降,记录电流值的变化可实现BSA的检测。实验结果表明,当BSA浓度在0.010.10 mg/L范围内,DSA的氧化峰电流降低程度与BSA浓度成线性关系,检测限低至0.002 mg/L。在此基础上,将该电化学传感方法应用于外泌体蛋白的检测,与商业化蛋白定量试剂盒（BCA法）检测结果一致,有望为临床生物样本中蛋白等生物大分子的检测提供一种新方法。