半胱氨酸作为一种含巯基的氨基酸,在生理过程中发挥重要的作用,参与细胞的氧化还原调控、细胞间信号传递以及细胞正常性凋亡等过程。然而,半胱氨酸含量的异常会引起相关疾病的产生,例如肝损伤、阿尔茨海默症、心脑血管等。近年来,半胱氨酸的研究引起广泛的关注,发展高效、高选择性和高灵敏度的半胱氨酸检测方法对进一步研究生物体内半胱氨酸的作用机制具有重要意义,在众多的检测方法中,荧光分析法具有高灵敏、高选择性、操作简单、成本低等优点,并且可以实现对细胞中生物分子的原位成像、实时和定量检测。但是,目前报道的检测半胱氨酸的荧光探针大多数发射波长在可见光区域(<600 nm),在一定程度上限制了荧光探针在生物体中对生物分子的检测和成像。针对以上问题,本文开展了以下两方面的研究:(1)以本实验室报道具有大的双光子吸收截面和发射波长在远红外的双光子染料ACF为荧光发光团,丙烯酸酯为识别基团,构建了检测半胱氨酸的双光子荧光探针ACP。利用该探针ACP进行了细胞和深层组织中半胱氨酸的检测和成像,成功实现LPS刺激下小鼠炎症模型中半胱氨酸的可视化检测。实验结果表明,我们的探针具有高的灵敏度(检测限为24.1 nM)和优异的选择性。(2)设计合成了近红外荧光染料TCF-CS,与近红外长沙染料相比,其吸收和发射发生一定程度的红移,该染料表现出良好的稳定性及较高的荧光量子产率。其次,我们以该染料为平台,设计合成了检测半胱氨酸的近红外荧光探针TCF-CS-Probe,该探针具有较高的选择性和高的灵敏度,对半胱氨酸的响应倍数达到22倍,该探针也实现了活体中半胱氨酸的检测和成像。