在生物系统中,细胞内黏度的变化与疾病息息相关,细胞黏度异常可能会导致糖尿病、动脉粥样硬化和恶性肿瘤等疾病。因此对细胞内黏度的检测显得尤为重要。分子转子荧光探针检测细胞内黏度的机理是:分子转子的旋转是非黏性介质中的有效荧光猝灭途径,会导致与转子部分偶联的荧光化合物较弱的荧光。分子转子旋转受阻机理同样适用于对变性蛋白的检测。许多疾病(如阿尔茨海默病、帕金森病和II型糖尿病等)皆由蛋白质二级结构发生转变而产生的,因此关于蛋白变性检测的这项研究具有应用价值。本论文中设计的荧光探针是一个可以监测细胞黏度和蛋白变性的基于七甲川菁的近红外比率型分子转子。第一部分工作为近红外比率型荧光分子转子的制备。我们选用七甲川菁作为荧光团,在七甲川菁共轭链上引入六元环增加其光稳定性,六元环中位被氯原子取代,增加一个活性位点,七甲川菁共轭链两端分别以苯并吲哚和吲哚封端以增强其稳定性。吲哚中的氮原子上的电子会进攻六元环上的氯原子,进行进一步关环反应以制得最终产物Mu1分子转子。该分子转子用苯并吲哚作为强电子受体基团,并且新的螺吡咯-喹啉衍生物用作电子供体基团以设计转子,具有“D-π-A”分子构型。通过一步关环反应制备得到一个分子转子,赋予其黏度响应性和检测蛋白变性能力。第二部分工作为近红外比率型荧光分子转子在检测细胞内黏度中的表征。首先通过紫外吸收光谱、荧光发射光谱和荧光寿命光谱分别测试其在不同黏度溶液中的光学性能。其次通过模拟计算论证分子转子的黏度灵敏度产生于分子旋转以降低能垒。最后进行细胞内黏度定量检测实验。通过在细胞中加入制霉菌素改变细胞内黏度来监测分子转子荧光变化情况。实验表明,分子转子对黏度敏感,且可应用于检测细胞内黏度。第三部分工作为近红外比率型荧光分子转子在检测蛋白变性中的表征。通过紫外吸收光谱、荧光发射光谱分别测试其在不同浓度变性/非变性胰岛素和牛血清白蛋白溶液中的光学性能。实验表明,分子转子对变性蛋白敏感,与变性蛋白结合常数大,可用于检测胰岛素和牛血清白蛋白的变性。