作为生命体系中的重要的过渡金属元素，大部分锌离子作为蛋白和酶的金属中心或结构因子处于结合状态，动物体内还存在少量主要富集于神经系统的游离锌，可作为神经递质和突出后神经元跨膜信号的载体。同时还有一部分自由Zn2+与信号转导过程密切相关，对细胞的生长、增殖和凋亡周期进行调控。锌的代谢平衡还与胰岛素分泌、神经退行性疾病以及儿童发育迟缓等密切相关。了解Zn2+的摄取、转运、贮存、释放过程不仅有利于阐明锌离子在相关的生命过程中的功能而且有利于发展相关疾病的诊疗技术，因此发展合适的可对体内Zn2+时空分布实现实时跟踪与检测的技术已成为研究的热门领域之一。其中Zn2+荧光探针技术由于灵敏度高和选择性好逐渐受到重视，而寻找具有可见光激发和不同体内和胞内分布性能的新型荧光探针不仅可以克服目前探针光损伤大、激发干扰明显等不足，还可满足对胞内/体内特定区域Zn2+的检测。　　由于经典Zn2+荧光探针TSQ配位数低，造影时易受未饱和配位锌离子的干扰。本研究的第一部分通过引入协同配位团二（2-吡啶甲基）胺修饰TSQ合成了新的探针BPSQ。晶体结构解析表明该探针以1∶1的配位模式与BPSQ配位，有利避免未饱和配位的锌离子的干扰。同时在水性溶液中BPSQ的具有两个发射强度相近的发射带，包括以413nm为中心的发射带，和包含两个相互重叠的分别以496和529 nm为中心的长波长发射带。Zn2+配位导致后一发射带强度增强～8倍左右，而前一发射带基本不变，同时体现了良好的选择性响应性能，因此BPSQ是一个可同时具有比例计量能力和增强响应能力的Zn2+荧光探针。在非质子极性溶剂乙腈中，BPSQ与水分子间发生光致分子间质子转移过程被阻止，自由探针仅显示低波长发射带，而Zn2+配位导致的发射红移使得比例计量响应更为明显。目前已完成了普通的细胞锌离子造影实验，体现了良好的过膜能力和胞内分布性能。进一步的比例计量细胞Zn2+造影尚在进行中。　　本研究的第二部分对基于硝基苯并噁二唑荧光团构筑的可见光激发的新型Zn2+荧光探针NBD-TPEA的生物锌造影性能展开了研究。NBD-TPEA的最大激发波长和发射波长分别是466和544 nm。该探针体现了良好的锌离子选择性增强效应。通过选择合适的染色条件实现了NBD-TPEA的细胞锌造影。研究发现NBD-TPEA对多种细胞具有胞内锌造影能力和良好的过膜性能，458和488 nm激发均可实现有效造影。研究还证实了其对HeLa细胞的高尔基体和溶酶体区域的特异性分布，能够实时监测到PC12细胞中Zn2+浓度的变化。作为可见光激发探针，还实现了活体斑马鱼幼体的活体Zn2+造影，这是首例报道的活体Zn2+荧光造影，并发现了斑马鱼胚胎胸部的对称的“富锌区域”，而且“富锌区域”随胚胎的发育发生变化，可能的机理正在进一步的研究中。另外对斑马鱼的头部还实现了共聚焦造影，发现相应的富锌区域可能与神经丘有关。这些均表明NBD-TPEA在体外和体内均有良好的锌离子造影能力，在锌离子神经无机化学和发育生物学等方面均有应用前景。　　本研究的第三部分主要围绕本实验室新构筑的以1，8-萘二酰亚胺为荧光团的NBPEA系列Zn2+荧光探针的锌造影和分布性能展开研究。该系列探针的最大激发和发射波长相似，均在～450和～550 nm，并且具有良好的Zn2+选择性增强效应。在选择合适的染色条件下，这些探针在488 nm激光激发下均实现了胞内Zn2+的有效造影，体现了良好的过膜性能。NBPEA-Ⅰ除了在细胞的一些主要细胞器如溶酶体和高尔基体都有分布，在细胞的其他区域也有分布，并且能够进入细胞核。通过尾链修饰获得的同系探针NBPEA-Ⅱ和Ⅲ表现出和NBPEA-Ⅰ相似的细胞分布性能。而由硝基苯并噁二唑荧光团构筑的Zn2+探针NBD-BPEA虽然具有相同的锌离子螯合团却在核中没有分布。这表明不同的荧光团可能导致不同的细胞分布性能。进一步用NBPEA-Ⅰ对活体斑马鱼进行造影，发现了该探针同样可对NBD-TPEA造影发现的胸前区对称的“富锌区域”，同时发现NBPEA-Ⅰ在斑马鱼的卵黄囊区域也有较高浓度的分布。对Zn2+育斑马鱼的造影发现，该探针与NBD-TPEA一样均可检测到头部和颈部区域等高浓度的Zn2+。在尾部造影时NBD-TPEA能够检测到尾部区域离散的高Zn2+区域，而NBPEA-Ⅰ则显示了尾部脊索上连续分布高浓度Zn2+区域。显然NBPEA-Ⅰ和NBD-TPEA在活体中的分布性能也不同。　　以上对TSQ改性探针和两类可见光激发Zn2+荧光探针生物Zn2+造影性能的研究一方面为这些探针的实际应用奠定了基础，同时也为具有特殊分布性能的新型Zn2+探针提供了有益的指导作用。