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半胱氨酸(Cys)、高半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽(GSH)等生物硫醇在维持生物氧化还原稳态、细胞内信号转导、组织生长、新陈代谢以及其他生理和病理过程中起着关键作用,因此选择性检测此类硫醇对于理解生物硫醇的功能至关重要。半胱氨酸是人类血浆中最常见的生物硫醇,其在细胞内的正常浓度30-200μM,其浓度过高将会导致神经毒性,浓度过低将与生长缓慢、头发脱色、水肿、嗜睡、肝损伤以及其他症状密切相关。因此,开发一种新型区分半胱氨酸(Cys)与谷胱甘肽(GSH)和高半胱氨酸(Hcy)的荧光探针对于更好地了解生物硫醇在人类生理学和病理学中的重要作用至关重要。在总结前人工作的基础上,我们设计并合成两种特异识别半胱氨酸的荧光探针,并对其光物理性质、响应机理还有细胞成像等方面进行研究,具体内容如下:1.合成了一种基于二氮杂苯并苝的比率荧光探针PAPC,用于高选择性地检测半胱氨酸。探针PAPC在PBS缓冲溶液中表现出强烈的蓝色发射,而与半胱氨酸响应后可以观察到605 nm处的红色发射。因此探针PAPC可以实现半胱氨酸的比率荧光(F605/F460)检测,线性范围为1-120μM,检测限低至0.19μM。此外,探针具有超大斯托克斯位移(170 nm)以及比率荧光赋予探针的低背景信号。探针还可以通过比率荧光的差异实现半胱氨酸与高半胱氨酸和谷胱甘肽之间的鉴别。并且,探针PAPC已被证明可追踪尿液和HeLa细胞等真实样品中的半胱氨酸。2.合成了一种基于二氮杂苯并苝的新型荧光关-开的探针TIA,其中丙烯酸酯基团作为识别位点和电子受体以猝灭母体荧光。半胱氨酸与探针TIA的丙烯酸酯基团的共轭加成/环化反应导致两个丙烯酸酯基团的脱离,从而导致染料TIA-OH的形成以及540 nm处的荧光显著增强70倍,并且具有快速响应时间(少于5分钟)。另外,引入到母体荧光团上的另一个丙烯酰基使TIA-OH的荧光量子产率比母体染料高10倍。高信噪比赋予探针TIA对半胱氨酸的高灵敏度、低检测限(0.11μM)以及宽线性检测范围(10-100μM)。此外,探针TIA的高细胞膜通透性与对半胱氨酸的特异性也确保了其在荧光成像检测细胞内半胱氨酸的应用。