碳点是近年来兴起的一类新型碳荧光纳米材料,具有低毒性、光稳定性和可调发光等优异性能,被认为是最适于生物成像的荧光探针之一。然而,目前所报道的碳点大多在蓝至绿光区域内显示出强发射,不仅会有强烈的自发荧光,而且会对组织和细胞造成辐射损害。构建长波长发射的荧光碳点是生物成像应用中急需解决的问题。溶酶体是细胞内主要的消化场所,其微环境以及活性分子的监测,对于理解溶酶体的生物功能以及相关疾病诊断与治疗具有重要意义。苯二胺自身容易聚合,是合成碳点的最常用碳源前体之一。结合上述问题,本研究以构建长波长溶酶体靶向碳点为目标,以改变碳源前体供电子能力为策略,设计以不同邻苯二胺衍生物为碳源前体,制备了三种不同发射波长的新型荧光碳点,详细研究了它们的溶酶体靶向性能和生物成像性能,所获结果对于长波长溶酶体靶向碳点的设计合成以及溶酶体临床监测提供了重要的参考和依据,具体内容如下:1.基于N-甲基邻苯二胺的黄色荧光碳点的制备及溶酶体快速免洗成像研究以增强邻苯二胺N原子供电子能力为设计策略,创新性地以N-甲基邻苯二胺盐酸盐为碳源,制备了相对于邻苯二胺为碳源的碳点红移15 nm的黄色荧光碳点(Me-CDs)。所制备的碳点表面富含氨基,具有优异的抗光漂白性、生物相容性和细胞渗透性,主要通过网格蛋白介导的内吞作用,迅速富集于溶酶体中(20 s内);并且具有极性溶剂中荧光猝灭的溶剂化效应,从而实现弱极性细胞环境中的免洗成像。基于其优异的性能,该碳点被成功用于细胞凋亡监测和斑马鱼成像研究。2.基于N-苯基邻苯二胺的橙色荧光碳点的制备及其溶酶体极性监测为了验证增强碳源供电子能力可实现碳点波长红移的策略,我们以供电子能力更强的N-苯基邻苯二胺为碳源,成功制备了发射波长为595 nm的橙色荧光碳点(Ph-CDs)。通过各种现代分析手段,对碳点的结构组成、光谱性质、细胞成像性能以及入胞途径进行了详细研究。结果表明,该橙色碳点同样具有优异的抗光漂白性、细胞渗透性、溶酶体靶向性以及快速免洗成像性能;而且更具极性敏感性,被成功用于细胞极性监测和斑马鱼成像研究。3.基于N-苯基对苯二胺的红色荧光碳点的制备及其溶酶体极性精准识别为进一步证明上述设计策略具有广泛的适用性,并期望制备出更长波长的碳点,我们以N-苯基对苯二胺为碳源进行碳点的制备和性能研究,成功制备了相对于对苯二胺碳点波长红移25 nm、发射波长为620 nm、Stokes位移为100 nm的红色荧光碳点(PPh-CDs)。该碳点除了与上述两类碳点同样的性能外,还具有对极性精准识别的性能,在生理条件下,碳点的荧光强度与0.230-0.300((35)f值)极性范围内呈线性关系,被成功用于细胞内极性的精准检测。