荧光探针由于其具有多样性的结构、可调控的光谱性质及对识别物具有高选择性、高灵敏度响应等特点,已逐渐成为广泛应用于生物小分子检测的主要研究手段和工具。利用荧光探针与被识别物的特异性结合特点,有针对性的设计各类荧光探针,能够实现对细胞及活体生物体内的微环境变化、炎症及肿瘤的可视化观察,实现对于目标分子的示踪,进而完成对生命活动、代谢过程的光学检测。本文首先基于偶氮键作为识别基团,设计合成了四个基于偶氮还原酶识别的低氧荧光探针。其中探针SJ-OD-NJ、YL-OD引入具有抗癌活性的前药分子氮芥作为药物活性基团,构建低氧识别及原位药物释放一体化体系。在体外光谱实验中,利用Sn2+使偶氮键断键并释放荧光团,SJ-OD-NJ荧光强度增加120倍,YL-OD荧光强度增加150倍。SJ-OD-NJ、YL-OD能对细胞和线虫在低氧条件下产生的内源性偶氮还原酶进行有效的荧光识别及成像;同时YL-OD对富含偶氮还原酶的三种细菌（大肠杆菌,金黄色葡萄球菌和铜绿单胞菌）进行了荧光成像。因此,我们认为SJ-OD-NJ、YL-OD是优秀的偶氮还原酶探针,可以通过荧光变化间接检测环境低氧情况并有效释放药物活性基团,实现了低氧环境可视化以及靶向释药效果。其次合成了三个线粒体靶向的荧光探针用于监测生物体内的次氯酸水平变化。其中探针BHB性质较为优异,在与次氯酸反应后,（610 nm处）红色荧光淬灭,（460 nm处）蓝色荧光增强40倍,具有高灵敏度、高选择性等优点。在细胞实验中,BHB对外源性次氯酸可以进行有效成像,并且对线粒体有靶向定位作用,与商业性定位剂的共定位系数达到0.963。由光谱测试和生物成像实验可知,BHB可以实现体外及体内的次氯酸可视化检测,是一个良好的线粒体靶向次氯酸响应荧光探针。在前期研究中,我们发现杀螺先导化合物吡螺脲对广州管圆线虫中间宿主福寿螺有良好的杀灭作用,由于其药物作用机制并未研究透彻,因此本文设计合成了一个示踪吡螺脲的荧光探针YL-LY,预期通过检测其光谱信号来分析吡螺脲在螺体内的分布及代谢情况。该荧光探针YL-LY具有荧光强度高、生理条件下信号稳定等优点。在对细胞和线虫成功成像的基础上,通过对福寿螺各个器官切片的荧光成像实验,得到了该药物在不同器官内的分布情况,其中,肝脏分布最多,足部分布较少。该研究结果对探索吡螺脲前药在在福寿螺体内的分布及代谢提供了新的光学数据,是一个可以示踪前药分布的新型近红外荧光探针。综上,本文合成了检测生物体内低氧程度、次氯酸水平变化及前药示踪的系列荧光探针。实现了对于目标分子的检测及光学示踪,为研究该系列生物活性小分子在生物体内的水平变化及代谢过程提供了新的光学研究手段,推动了荧光探针在小分子示踪领域的研究发展。