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导致疾病的因素与细胞内各种物质的含量以及细胞内微环境的稳态息息相关。对生物体内疾病相关因子,如小分子物质、生物酶以及细胞内微环境进行研究,可以从分子水平判断疾病的进展,为研究疾病的发生发展提供更多依据。小分子荧光探针由于具有结构可调控、响应灵敏、选择性高及可视化分析等优点,在环境分析、生物标记、细胞与组织成像、临床诊断与治疗等领域显示出极大的应用潜力。但由于生物体系复杂多样的特性,尤其是其存在的生物自吸收与自发荧光会对检测造成一定干扰,开发光学性质良好、响应灵敏和选择性好的小分子荧光探针用于生物样品分析,依然是当前研究的热点与难点。长波长发射的荧光探针可有效避免机体的自发荧光对检测的干扰,提高成像穿透深度,同时避免短的激发波长对组织的损伤。而具有大的斯托克斯（Stokes）位移的荧光探针可以降低荧光自猝灭的情况,使检测结果更加准确,减少假阴性信号的出现。此外,光稳定性好的探针有较强的抗光漂白能力,更适合对生物体内的物质进行实时监测。因此,长波长发射、光稳定性好并具有大的Stokes位移的荧光探针在生物体内的可视化成像分析中显示出极大的优势和广阔的应用前景。本文为了实现生物体内几种疾病相关因子的高灵敏度、高选择性检测,以硫化氢（H2S）、碱性磷酸酶（ALP）、ClbP酶和黏度为研究对象,设计并合成五种具有良好光学性质和检测性能的荧光探针对其进行细胞内成像研究,验证其在生命科学以及疾病诊断方面的应用价值。主要研究内容如下:（1）以1,2,3,3-四甲基-3H-吲哚鎓碘化物和4-（4-吗啉）苯甲醛作为原料,基于分子内电荷转移的机理合理设计并合成了一种简单而有效的荧光探针（E）-1,3,3-三甲基-2-（4-吗啉代苯乙烯基）-3H-吲哚-1-碘化物（Mi）用于H2S的快速检测。Mi在与H2S反应之前有明显的红色荧光,而当H2S和Mi中吲哚盐部分的碳氮双键发生加成反应后,Mi的π电子共轭体系被破坏导致其荧光猝灭,并且可观察到其溶液颜色从红色到无色的变化,可实现H2S的“裸眼”检测。该探针对H2S的检测具有快速响应（2 min）,高选择性以及低检测限（15 nM）等优势。此外,具有良好生物相容性的Mi,已成功应用于活细胞中外源性H2S的荧光成像,证明了Mi在生物学领域中的潜在应用价值。（2）以9-芴酮,水合肼,水杨醛和三氯氧磷原料,基于激发态分子内质子转移（ESIPT）机理设计并合成一个具有大Stokes位移（203nm）的聚集诱导发光（AIE）荧光探针（E）-2-（（（9H-芴-9-亚基）亚肼基）甲基）苯基二氢磷酸盐（FAS-P）用于ALP的检测。FAS-P以磷酸基团作为识别单元和荧光猝灭单元,以水溶性好、细胞膜通透性好以及具有脂滴定位效应的（E）-2-(（（（9H-芴-9-亚烷基）肼基）甲基）酚（FAS）作为荧光团,其荧光可通过羟基被取代后有效猝灭。FAS-P与ALP作用后,ALP将磷酸酯基团水解使FAS-P的荧光发生恢复。FAS-P对ALP具有高选择性、高灵敏度的响应。其荧光强度与ALP活性在1-100 U/L范围内呈良好的线性关系,检出限低至0.6U/L。更重要的是,FAS-P已成功应用于实时检测HeLa细胞中内源性ALP。（3）以近红外染料（E）-2-（3-（4-氨基苯乙烯基）-5,5-二甲基环己-2-烯-1-基）丙二腈（DCMA）作为荧光母核,N-肉豆蔻酰基D-天冬酰胺作为识别基团设计并合成对ClbP酶有响应的近红外荧光探针（S,E）-N1-（4-（2-（3-（双氰基亚甲基）-5,5-二甲基环己-1-烯-1-基）乙烯基）苯基）-2-十四碳酰胺基琥珀酰胺（DCMA-T）。该探针本身没有荧光,在ClbP酶的水解作用下,N-肉豆蔻酰基D-天冬酰胺离去,并在660 nm处有强烈的红色荧光。DCMA-T对ClbP酶具有高选择性和良好的生物相容性,被成功应用在大肠杆菌内ClbP酶的成像分析。（4）以4-羟基苯乙酮,丙二腈和4-（二甲基氨基）苯甲醛为原料合成具有α,β-不饱和双键和大π键共轭的分子（E）-2-（3-（4-（二甲基氨基）苯基）-1-（4-羟基苯基）亚芳基）丙二腈（DDP）用于黏度的高选择性和高灵敏度检测。在黏度较小的环境中,DDP中的C-C单键能够自由旋转,从而表现出微弱的荧光。而在黏度大的环境下,分子内旋转受到抑制,DDP的荧光显著增强。此外,基于DDP优异的光稳定性,良好的生物相容性等优点,该探针已成功用于胶质细胞和胶质瘤细胞的区分检测。（5）以DDP和（4-溴丁基）三苯基膦为原料合理设计并开发了一种用于成像细胞中线粒体内黏度变化的红色荧光探针（E）-(4-（4-（4-（1,1-二氰基-4-（4-（二甲基氨基）苯基）丁-1,3-二烯-2-基）苯氧基）丁基）三苯基膦（Mito-DDP）。该探针以具有α,β-不饱和双键和大π键共轭的分子作为荧光团,用于黏度的高选择性和高灵敏度检测。并通过引入线粒体定位基团三苯基膦,使探针具有良好的线粒体定位效应。在低黏度的环境中,Mito-DDP中的C-C单键可以自由旋转,从而表现出微弱的荧光。而在高黏度环境下,分子内旋转受到抑制,Mito-DDP的荧光显著增强。此外,基于Mito-DDP优异的光稳定性,低的细胞毒性和线粒体靶向功能等优点,该探针已成功地用于细胞和果蝇大脑中黏度变化的成像研究。