背景生物小分子在生命科学、医学、环境等方面都发挥着非常重要的作用。如铜离子在氧化还原反应、信号转导等过程中起重要作用。焦磷酸盐参与细胞中三磷酸腺苷的水解、DNA和RNA的聚合反应等过程。硫化氢作为内源性气体信号分子,在心血管系统、神经系统、免疫系统等器官系统的病理生理过程中发挥重要的调节作用。因此,识别检测生物体内的铜离子、焦磷酸根和硫化氢有助于进一步了解它们在生物体新陈代谢中的作用,并对相关疾病的准确诊断提供重要依据。目的设计合成具有高灵敏度和选择性的小分子荧光探针,对铜离子、焦磷酸根和硫化氢进行检测,为相关疾病的诊断和治疗提供可视化的检测方法。方法1.基于香豆素、萘酐等荧光基团,设计合成三个荧光探针L1、L2-Cu²⁺、L3-Cu²⁺,通过质谱、核磁、红外等对其进行表征。2.通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱检测探针对各种金属离子、阴离子和氨基酸的响应。3.用pH依赖性实验探索探针的适宜应用环境。4.培养肝正常细胞LO-2、肝癌细胞HepG-2和肺癌细胞A549,用细胞毒性实验检测探针的细胞毒性。5.用荧光细胞成像实验测试探针应用于生物环境的可行性。结果1.成功合成了铜离子荧光探针L1、焦磷酸根荧光探针L2-Cu²⁺和硫化氢探针L3-Cu²⁺。并通过高分辨质谱、氢谱和碳谱进行表征。2.紫外-可见吸收光谱和荧光光谱结果显示:（1）探针L1对Cu²⁺有较高的灵敏度和选择性,共存时几乎不受其它金属离子和阴离子的干扰。（2）探针L2-Cu²⁺对PPi具有较高的灵敏度和选择性,其荧光“开启”方式优于Pi、ATP、ADP和AMP等其它阴离子。（3）探针L3-Cu²⁺可以较高的选择性和灵敏度对H₂S进行检测且不易受各种氨基酸的干扰。3.细胞毒性实验结果显示:探针浓度在0-10μM范围内,对细胞不存在显著的细胞毒性和副作用。4.荧光细胞成像结果显示:L1、L2、L2-Cu²⁺、L3和L3-Cu²⁺都具有良好的细胞渗透性,可用于细胞内外铜离子、焦磷酸根和硫化氢的检测。结论1.成功设计合成了铜离子荧光探针L1、焦磷酸根荧光探针L2-Cu²⁺和硫化氢荧光探针L3-Cu²⁺。2.三个荧光探针分别成功应用于在细胞环境下对铜离子、焦磷酸根和硫化氢进行检测。