阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是最常见的一种脑中枢系统的退行性疾病。研究表明,除了斑块蛋白沉积、神经原纤维缠结的病理特征外,许多AD患者脑部呈现出不同程度的神经元丢失,这与脑部特定的基因表达障碍,如microRNAs等有着密切联系。此外,AD的这些病理改变也与胞内的凋亡和自噬水平的失调息息相关。因此,对阿尔茨海默病从遗传物质变化及胞内分子机制角度进行病理解析十分重要。本论文就以上两个方面的问题,展开了深入的探究。首先,在第一章中,一种双光子荧光探针被成功设计出来,成功用于AD模型小鼠(APP/PS1)神经元和鼠脑组织中的miR-9的检测。基于红色荧光发射的碳点和光学异构性的偶氮苯的无酶信号放大设计,使得探针对miR-9的检测表现出较高的灵敏度,检测限低至0.57 fM。结果发现,在AD早期,miR-9水平被上调,而在AD晚期,miR-9被下调至低于正常水平,为了解AD的遗传物质变化提供了新依据。其次,在第二章中,一种基于碳点(carbon dots,CDs)和嵌段聚合物的新颖的FLIM(Fluorescence Lifetime Imaging)纳米传感器被成功制备,用于同时定量ATG4B和Caspase 3,并进一步监测神经元和脑组织的自噬和凋亡水平。这种双光子FLIM纳米传感器展现出了优良的准确性和选择性,对ATG4B和Caspase3的检测限分别可达8.21和4.39 pM。由此,揭示了AD中细胞自噬与凋亡之间的相互作用:Aβ寡聚体诱导神经元从正常状态到早期细胞凋亡时,神经元凋亡促进自噬。此时,适当诱导自噬则可防止神经元凋亡,过度地诱导自噬将加速凋亡进程。但在细胞凋亡后期,凋亡的上调抑制了细胞自噬,且此时神经元经历的凋亡是严重且独立的,不再受自噬的影响。这些发现为理解AD相关的自噬和凋亡之间的信号通路提供了一种思路。