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荧光成像因其简单易操作、灵敏度高、无损等优点成为人们观测细胞结构、理解生命过程的一项必不可少的工具,它的应用几乎遍及生命科学的各个领域。选择合适的荧光显像剂是实现高质量的荧光图像的重要条件。本文希望通过合理的设计,发展性能更好的生物成像用有机荧光显像剂。本文的第一章首先从荧光成像原理、超分辨荧光成像、双光子吸收、能量转移等几个方面对本研究课题的相关知识背景、理论基础进行介绍。其中,荧光成像原理部分主要介绍荧光机理、常见荧光成像系统和常用荧光显像剂等；超分辨荧光成像部分介绍了相关超分辨成像技术的原理和对显像剂的要求；双光子吸收部分简单介绍了大双光子吸收截面的分子的设计原则；能量转移部分则分别介绍了FRET(Forster resonance energy transfer)机理和Dexter机理。第二章,我们设计了二氟化硼络合的二苯甲酰甲烷衍生物(BF2dbm)和罗丹明B(RhB)共混于聚乳酸(PLA)的纳米粒子。该纳米粒子可被用于生物荧光成像。研究表明,这一新型的纳米粒子不仅吸收了BF2dbm纳米粒子光稳定性好、能被双光子吸收的优点,还克服了BF2dbm纳米粒子(BF2dbmPLA)发射处于蓝绿光区域(440-490nm)的缺点,发光区域红移至RhB发射所处的红光区域(560-600nm)。由于PLA基质的存在,这种纳米粒子更具有很好的生物相容性。生物实验表明该纳米粒子有很好的实用性。第三章,我们设计了螺吡喃和罗丹明B共价相连的染料分子Sp-RhB.螺吡喃是一种光调节分子,并且在开环的部花菁结构能够作为罗丹明B的能量受体淬灭罗丹明B的荧光,我们希望通过这种设计发展超分辨荧光成像显像剂。但实验结果表明这个分子虽然有一定的明暗变化,但对比度太低无法作为STORM成像染料使用。第四章,我们基于最经典的绿色荧光蛋白(GFP)发色团衍生物合成了一系列荧光高分子,高分子用于模拟天然GFP的微环境。我们认为具有不同化学组成的高分子可以为GFP发色团的激发态提供合适的环境。通过改变物理和化学环境,我们在实验中观测到了发光从蓝色到绿色的变化。据我们所知,这是首次观测到GFP发色团在人工环境中发射出与天然GFP发光波长类似、衰减速率也类似的荧光。最后,理论计算用于解释上述实验结果。