在一系列生理过程中,活性硫物种（Reactive Sulfur Species,RSSs）可通过特定的酶进一步代谢为H2S、Sn2-、SO32-、HSO3-、S2O42-和S2O52-等活性无机硫物种（Reactive Inorganic Sulfur Species,RISSs）。RSSs及其代谢物RISSs在抗氧化应激和其他生理事件中起着至关重要的作用。它们如何影响细胞信号转导和其他生理事件的分子机制仍然不够清楚。尽管已经开发出多种方法来检测H2S、Sn2-、SO32-和HSO3-,并且对它们可能的功能进行详尽的研究。但是,S2O42-和S2O52-几乎没有引起研究人员的注意。S2O42-对人的眼睛和呼吸道黏膜有刺激性,而有过敏体质或哮喘的人对S2O52-非常敏感。由于RISSs在生物系统中的重要性和对S2O42-和S2O52-的研究较少,因此需要开发更好的检测技术来追踪细胞中的RISSs水平。但是,由于RISSs间的还原能力较为接近,设计合成出专一性识别单一RISS的RISS探针难度很大,因此有必要先设计合成RISSs探针用于总RISSs水平的检测。荧光生物成像技术的可视化、灵敏度高、响应快和选择性好等特性克服了传统检测的缺点。因此,开发能检测细胞中RISSs的荧光探针有助于阐明RISSs在细胞信号转导中的作用机制。第一章设计合成了6个基于香豆素-半花菁骨架（coumarin hemicyanine scaffolds）的RISSs比色和比率荧光探针CH-RISSs,并对其结构进行了表征。紫外吸收光谱和荧光光谱检测结果表明,在PBS或PBS/ACN（7/3）中,CH-RISS-1/2/4/5能在30 s内快速地响应H2S、Sn2-、SO32-、HSO3-、S2O42-和S2O52-（RISSs）;且在p H2-10的条件下十分稳定。作为比率荧光探针,随着RISSs的加入,CH-RISS-1/2/4/5在650-660 nm处荧光消失,在480-505 nm处荧光升高,荧光光谱蓝移～150 nm。CH-RISS-1/2/4/5对RISSs显示强烈地响应,CH-RISS-4对SO32-的Em505 nm/Em651 nm比值增加了705倍。CH-RISS-1/2/4/5的荧光强度与RISSs具有良好的线性关系,可以定量检测RISSs。同时,CH-RISS-1/2/4/5灵敏度特别高,CH-RISS-1对Na2S2O5的检测限值低至6.7 n M。此外,CH-RISS-1/2/4/5对RISSs具有良好的选择性。类似物CH-RISS-3/6应具有类似的光谱特性。在活细胞成像中,带有C12烷基链的荧光探针CH-RISS-3/6可以用于检测L929细胞中的RISSs。第二章设计合成了6个基于1-芘甲醛-半花菁骨架（1-pyrenaldehyde hemicyanine scaffolds）的RISSs双光子荧光探针PH-RISSs。双光子显微镜具有增加穿透深度、局部激发和延长观察时间的优势。紫外光谱的结果表明,在丙三醇中,探针PH-RISS-1/4相对稳定,且探针PH-RISS-1/4对RISSs显示出快速（1 min）且强烈的反应。同时,PH-RISS-1/4对RISSs具有良好的选择性。在L929细胞成像中,PH-RISS-1/4是用于检测RISSs的出色传感器,细胞毒性小,可用于有关H2S和生物硫醇代谢的进一步潜在生物学研究。由于时间限制,接下来将对细胞中的RISSs进行更深入的双光子成像研究。本论文采用从头合成的方法,开发了CH-RISSs和PH-RISSs两个系列荧光探针。通过核磁共振氢谱（1H NMR）和超高效液相色谱质谱连用（UPLC-MS）对荧光探针的结构进行了表征。采用紫外光谱和荧光光谱技术,检测了荧光探针对RISSs光学性质。利用活细胞成像技术,检测了荧光探针对RISSs的荧光响应和化学选择性。CH-RISSs用于检测RISSs显示出稳定性强、灵敏度高、选择性好、反应强烈和响应速度快（30 s）等优点,并且CH-RISSs可以定量检测RISSs。CH-RISS-3/6成功用于检测活细胞中的RISSs。PH-RISSs作为双光子荧光探针具有近红外的发射波长,容易穿透细胞且对细胞毒性小。RISSs荧光探针的使用为开发技术探测生命系统中的活性硫生物学奠定了基础。