荧光分析法是一种非常重要的现代分析技术,已被广泛应用于环境科学、材料学、医学、药学以及细胞生物学等领域。由于我们在上述研究领域中往往需要选择性和实时地通过细胞成像可视化生物小分子、中性分子、金属离子、阴离子以及细胞器如溶酶体、线粒体、内质网,因此需要开发多种荧光探针和染料来满足不同的分析和研究需求。在此,我们设计合成了三种具有细胞器靶向性的新型荧光探针和染料:亚硫酸氢根荧光探针、半胱氨酸(Cys)荧光探针和溶酶体靶向荧光染料。其中主要分为五个章节:第一章综述部分,主要描述了荧光探针的基本特性、设计原理以及亚硫酸氢根和半胱氨酸荧光探针的研究进展。第二章我们制备了一种线粒体靶向性的比色和比率型荧光探针CZBT用于亚硫酸氢根的检测。该荧光探针对亚硫酸氢根具有高选择性和低检测限(28 nM),并被用于检测实际环境水样本(雪水,工业废水)中亚硫酸氢根的水平,取得了良好的效果。细胞染色结果表明,该探针具有良好的细胞膜渗透性和线粒体靶向性,可用于监测细胞内亚硫酸氢根的水平。第三章我们开发了基于BODIPY和NBD的近红外荧光探针用于半胱氨酸Cys的多通道荧光检测与成像。通过亲核取代和分子内重排反应,Cys诱导探针在绿色通道和近红外通道中产生荧光增强响应。该探针可以高选择性和低检测限(22 nM)地快速测定Cys。此外,HeLa细胞的荧光成像表明,该探针具有很好的细胞膜通透性和生物相容性,可应用于细胞内半胱氨酸的多颜色荧光成像。第四章我们合成了一系列具有绿色到近红外发射的溶酶体靶向的BODIPY荧光染料Lyso-green,Lyso-red和Lyso-NIR。这些化合物在有机溶剂中具有优异的抗光漂白能力。细胞成像实验表明,这些BODIPY衍生物在活细胞中具有较低的细胞毒性、良好的细胞膜通透性和优异的光漂白抗性。最重要的是,这些BODIPY衍生物是具有绿色到近红外发射(510 nm-730 nm)的溶酶体靶向荧光染料。第五章论文结论部分,总结了论文研究内容的实验结果。