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荧光探针,又称为荧光传感器,是一种新的化学检测手段,具有高选择性、高灵敏性、及时性和简便易操作性等优点,在临床、生物化学和环境科学中有着重要的应用。近几年来,荧光探针已成为化学和生物学的热门研究课题之一。荧光素衍生物凭借其优良的荧光性能已经被普遍应用,目前在荧光分子化学传感器设计中也受到了越来越多的关注。荧光素类化合物具有非常好的发光性质,是一种理想的荧光物质；它具有高的荧光量子产率、高的摩尔消光系数、激发波长和发射波长都在可见光区、无毒副作用等优点,因此,设计、制备荧光素类化学传感器是一项有巨大应用潜力的研究课题。基于此,本论文设计合成了三个以荧光素为母体的荧光探针,实现了对目标离子或小分子高选择性、高灵敏性的识别。本论文包括以下四部分：1.介绍了荧光探针(传感器)的基本概念、性质和应用成果；重点概述了荧光探针的作用机理以及在生物细胞和活体成像上的应用。2.设计合成了一个新型的荧光素衍生物L1,其与铜离子结合形成L1Cu,对硫离子(S2-)有很好的荧光化学响应,对其进行了充分的表征。通过光谱分析,发现在磷酸盐缓冲体系中,在各种阴离子和不同形式的含硫盐存在的条件下,它能够高灵敏性、高选择性地识别硫离子(S2-)。通过Job’s plot曲线、ESI-MS和DFT计算,确定了其作用机制。荧光共聚焦实验表明,探针L1Cu能够实现活细胞中硫离子(S2-)的检测,在生物学和医学上具有潜在的应用价值。3.设计合成并表征了两个结构相似的荧光素衍生物L2和L3,发现L2比L3有着更优越的离子识别作用,L2能够交替识别铜离子(Cu2+)和硫化氢(H2S),表现出了很好的双向"On-Off-On"荧光探针特性。荧光和紫外光谱表明L2能够高选择性、高灵敏性地检测铜离子(Cu2+)和硫化氢(H2S)；细胞成像实验表明,L2可以很好地穿透生物膜,实现对活细胞中铜离子(Cu2+)和硫化氢(H2S)的检测。4.设计合成了一个新颖的次氯酸根离子(C1O-)荧光探针L4。荧光和紫外光谱表明,利用肟脱保护机理,该探针不仅能够在硼酸钠缓冲体系中高选择性、高灵敏性地检测次氯酸根离子(C1O-),并且能够用于裸眼检测次氯酸根离子(C1O-),有较好的应用前景。