高尔基体是一种所有真核生物中均具有的光面膜性细胞器,其主要功能是将内质网生成的蛋白质经加工、分选、运输到质膜、内涵体、溶酶体或细胞外等。高尔基体保证蛋白质和脂类运输到轴突和树突;在突触囊泡的组装和轴浆运输中是必需的。除了在蛋白质转运和加工中发挥作用,哺乳动物细胞中的高尔基体在细胞极性、伤口愈合、细胞周期的调控、凋亡中也发挥了重要作用。在神经元中,高尔基体不仅对离子通道、受体、信号分子的正确顺向运输起到重要作用,而且通过逆向和跨突触运输途径调节外源分子的运输。神经元是有极性的细胞,高尔基体将特定货物运输到相应的轴突和树突,在维持神经元极性中起重要作用,高尔基体结构的改变会损害其精确的加工和分选相应蛋白到神经元特定区域的功能。蛋白堆积与神经变性疾病,如,阿尔兹海默病、肌萎缩侧索硬化、帕金森病等;凋亡与神经变性疾病。此外,高尔基体还与其他的一些疾病有关系,如肝脏疾病等。随着荧光技术的不断革新与进步,探究高尔基体与各种疾病之间的相互联系被越来越多的研究者所重视。传统的靶向定位高尔基体的基团主要包括半胱氨酸、鞘磷酸酯类以及具有高尔基体靶向效果的多肽类。半胱氨酸由于缺乏脂溶性而常常在合成路线的设计上存在困难;鞘磷酸酯类及多肽类设计复杂且合成花费较大而限制了其应用。高尔基体氧化应激所引起的氧化还原失衡,在高血压发病与发展过程中起着重要作用。过氧化氢作为氧化应激的标志物,其浓度变化能够反映高尔基体氧化应激的程度。因此,我们首次基于一种新的精准定位高尔基体的苯磺酰胺结构,设计了一种用于定量检测活体中高尔基体过氧化氢的双光子荧光探针。苯磺酰胺结构通过靶向COX-2,可在多种细胞中实现高尔基体定位,且具有易得、易合成等优势。结合双光子荧光成像技术,我们不仅首次探索了高尔基体氧化应激介导的内源性过氧化氢生成的信号通路,而且进一步利用该探针成功揭示了高血压小鼠肾脏组织中高尔基体内的过氧化氢水平上升。该研究不仅发展了一种基于新型高尔基体定位基团的双光子荧光成像工具,而且揭示了高尔基体氧化应激过程中过氧化氢的来源,为治疗高血压药物开发提供了新的靶点。本论文主要内容如下:1、设计并合成一种新型的能够高精度靶向高尔基体用于检测过氧化氢的双光子比率荧光探针Np-Golgi。探针Np-Golgi是由我们发现的一种新型的高尔基体定位基团苯磺酰胺、1,8-萘二酰亚胺作为荧光团、以及2004年Chang课题组报道的硼酸酯结构组成的。探针Np-Golgi能够精准的靶向高尔基体,其检测限可达0.20μM。探针Np-Golgi成功的检测到了不同刺激条件下细胞高尔基体内过氧化氢浓度的变化,并观察到了高尔基体在氧化应激的状态下产生了内源性的过氧化氢,并探究了内源性过氧化氢的通路来源。探针Np-Golgi成功的应用于了LPS诱导的肺炎小鼠模型以及哇巴因诱导的高血压小鼠模型中过氧化氢的活体荧光成像。成功的检测到了高血压小鼠肾脏组织中高尔基体内过氧化氢的变化,论证了高血压与高尔基体氧化应激之间的相互关联。新型的苯磺酰胺结构被开发出来成为一种新型的高尔基体定位基团并且基于该定位基团成功的发展了高尔基体内过氧化氢检测的成像工具Np-Golgi,为今后高尔基体定位探针提供了新的思路和重要的指导。2、设计合成了一种近红外发射的共轭聚合物PFODBT以及用于检测过氧化氢的能够后续共价修饰的化学发光探针D-Luminol。通过物理掺杂初步验证了化学发光探针D-Luminol与聚合物PFODBT掺杂后,与过氧化氢反应后可能产生了能够杀死癌细胞的单线态氧,聚合物PFODBT的纳米化会使得材料具备EPR效应而聚集在肿瘤区域,肿瘤区域由于缺乏氧气的存在长期处于乏氧状态而积累了大量的ROS如过氧化氢。因此,当聚合物PFODBT包裹了可修饰的化学发光探针D-Luminol之后能够特异性的聚集在肿瘤区域响应过氧化氢,产生杀死癌细胞的单线态氧。