荧光探针以其高灵敏度和高特异性的优势,在生物成像、传感和诊疗方面具有重要的应用价值。然而传统的荧光分子,如荧光素、罗丹明等,通常存在着聚集导致荧光猝灭(ACQ)的缺陷。为了克服这一缺陷,近年来聚集诱导发光(AIE)探针的构建及其在生物医学领域的应用引起了广泛关注。相对于传统的ACQ分子,AIE分子具有聚集态发光效率高、斯托克斯位移大、光稳定性强、生物相容性好等明显优势。鉴于AIE分子在生物传感与诊疗应用领域的潜在价值,本论文主要基于分子内运动受限及扭曲的分子内电荷转移等机制,设计合成了氮杂芴酮类、二氢苯骈菲啶类AIE探针,系统研究了其光物理性质,并将其用于双重验证的生物检测以及细胞核靶向诊疗。本论文主要研究内容如下:首先,我们系统总结了 AIE探针在重金属离子检测和光化学调控成像及诊疗方面的应用。其次,我们利用一锅多组分反应和烷基化反应高效制备了一种基于氮杂芴酮骨架的AIE探针2-((4-氰基-1-(4-(二苯基氨基)苯基)-9-氧-9H-茚并[2,1-c]吡啶-3-基)(甲基)氨基)-N,N,N-碘化三甲基乙胺(2-AFN-I),并将其用于重金属离子污染物的双重验证检测。以明亮发光杆菌为例,该细菌可基于群体感应效应,在细菌浓度超过一定临界值时,能够实现明亮的生物发光。具有生物毒性的Hg2+可破坏明亮发光杆菌的群体感应效应,猝灭其生物发光,而且AIE探针2-AFN-I可以在细菌内与Hg2+结合形成聚集体,实现荧光的“点亮”成像及检测。基于此建立了针对Hg2+的“生物发光”和“荧光”的双重验证检测策略,可有效弥补单一检测模式准确度差的缺陷。然后,我们制备了一种二氢苯骈菲啶类生物碱—二氢白屈菜红碱(DHCHE),该分子可通过芳构化驱动的光氧化脱氢反应,快速转化成具有AIE性质的白屈菜红碱(CHE)。由于DHCHE具有优异的活细胞穿透能力,而且光氧化生成的CHE具有细胞核靶向能力和高效的细胞杀灭能力,可实现高时空分辨的光激活细胞核靶向成像和癌细胞选择性杀灭。该光激活方法伴随着红色荧光的“点亮”成像,可用于精确控制细胞核靶向的治疗剂量,在肿瘤的诊疗领域具有广阔的应用前景。最后,我们对本论文进行了总结与展望。