在研究生物分子的众多技术中,荧光技术提供了一种直观、可实时、原位和非侵入性的观察,而且可以在分子水平上分析生物分子,研究复杂的生物结构和过程。到目前为止,已有多种多样的荧光材料被用于生物传感器或生物成像领域。其中聚集诱导发光(Aggregation-Induced Emission, AIE)分子具有与传统荧光分子不同的发光行为,其在溶液状态下荧光微弱而分子内运动受限时荧光增强的独特性能使其可被用于很多传统荧光材料应用受限的领域,且表现出众。因此设计开发新型的AIE分子并探索其在生物检测和成像中的应用成为一个前沿的、重要的研究课题。除了具备AIE性能,用于生物检测与成像的荧光分子还需要满足一些特殊要求,如水溶性、红光发射、细胞相容性等,而现有适用于生物传感和成像的AIE分子依然有限。此外,生物分子的种类繁多,现有生物探针仅适用其中极少一部分,还有许多生物分子亟待研究者们设计新型的特异性探针加以检测。本论文以AIE型荧光探针设计合成为核心,以种类最多、结构最复杂、功能最丰富的生物分子——蛋白质作为研究对象,选取其中的典型结构开展研究。氨基酸是蛋白质的构筑基元,尽管AIE型荧光分子在带有巯基、羟基和酸性残基的氨基酸检测中已有文献报道,但对碱性残基氨基酸的检测还是空白。本文通过用乙烯双键连接AIE生色团四苯基乙烯(TPE)和1,3-茚满二酮(IND)的分子设计,利用桥联双键在氢氧根离子的作用下发生水解反应导致TPE-IND分子原有的橙红色发光减弱的现象,实现对两种碱性氨基酸(精氨酸和赖氨酸)区别于其它常见氨基酸的检测。进一步研究发现,检测反应的产物在紫外光的作用下具有蓝色荧光逐渐增强的行为。TPE-IND分子对氢氧根离子和紫外光两种刺激同时具有荧光响应的特点使其可被用作一种双响应的荧光探针。血清蛋白是最典型的输运蛋白,其折叠一解折叠过程在功能发挥中起决定性的作用,本文选取牛血清蛋白(BSA)作为研究模型体系。用AIE-型荧光探针研究包括BSA在内的血清蛋白的构象变化有若干前期报道。本文采用阴/阳离子型AIE荧光探针相结合的方法取得了新的研究结果,除了进一步证明AIE-型荧光探针的可靠性、灵敏性、亲/疏水作用在探针与BSA结合中的主导作用以及血清蛋白解折叠存在“熔球”中间态之外,贡献了新的认识： (1)明确了一个正常折叠的蛋白质分子仅结合一个探针分子,而且不论阴离子还是阳离子型探针都结合在亚区IIA这一特定的区域的结合方式。(2)通过对阴／阳离子探针与BSA形成的两种复合物在温度、变性剂等诱导下的解折叠和重新折叠行为进行对比研究,发现在亲／疏水主导作用之外,静电作用也有重要影响。(3)解折叠过程中,亚区IIA的输水空腔被破坏,探针分子被释放出来而使体系荧光减弱。同时原本处于蛋白质内部的亚区Ⅰ暴露到环境中,并倾向于结合阳离子型的荧光探针,从而导致阳离子型探针的荧光增强而阴离子型探针的荧光减弱。多肽是构成蛋白质的功能片段,具有水溶性、细胞相容性和细胞膜透过性等功能。本文设计合成了一系列基于TPE的、带有功能性多肽链的AIE-gen,在缓冲液中研究了各种AIE-gen的的临界聚集浓度和分散与聚集形态。利用Hela细胞验证了各种探针分子的细胞成像能力。在选用的三种多肽链中,含有较多碱性氨基酸残基的肽链与四苯基乙烯衍生物构成的探针能在高浓度下以粒子的形式较好的通过细胞膜分散到细胞质中,并使细胞质产生强烈的蓝色荧光。三氰基呋喃基团及肽链修饰的四苯基乙烯分子发光波长在红光波段范围,能顺利进入到细胞中,并使细胞质具有极强的红色荧光信号。这表明具有特定序列的多肽其修饰的四苯基乙烯衍生物能够将分子运输到细胞内,达到对细胞进行荧光成像的效果。同时可以通过对四苯基乙烯衍生物发光性能的调控,实现红色荧光成像的效果。设计合成了分别以小分子抑制剂和AlE分子为识别单元和信号单元的、针对特定蛋白酶的荧光探针。选用两种抑制剂结构：一个能够结合各类丝氨酸蛋白酶,另一个结合特定丝氨酸蛋白酶。选用的AIE-gen包括蓝色荧光的TPE和橙色荧光的乙烯基毗啶修饰的TPE衍生物。初步结果显示结合酶前后探针荧光光谱没有明显变化。通过测定蛋白酶水解特定底物速率的变化,观测探针对蛋白酶活性的抑制作用。数据显示,在探针浓度达到一定水平时,探针能与蛋白酶相互结合,不过其抑制能力弱于识别单元自身。虽然探针能与蛋白酶结合,但结合过程难以通过荧光直接显示,需要进一步改进荧光信号单元的结构。