无论人类的发展水平怎样变化,癌症依旧是全世界人民死亡的重要原因。但是,如果癌症能够早一点被发现,许多人都可以被救助。敏感而选择性地检测肿瘤生物标志物对于癌症的早期诊断具有非常大的意义和挑战性。因此,本文构建了三种类型的近红外荧光探针来检测各种癌症生物标志物pH,Cys和H2S,并且成功地用于肿瘤成像。1.本论文首先设计了一个pH近红外荧光探针Cy O。探针的结构简单,合成容易,对pH表示出高度敏感性。在酸性环境下,H+会诱导Cy O的质子化以形成Cy OH,从而导致近红外区域的荧光增强。此外,当pH值从7.4变化到5.0时,近红外荧光增加20倍,并且荧光强度和pH之间有着较好的线性关系。更重要的是,我们使用探针去检测细胞、组织和活体等各种生物样品中的pH值,并通过结果的差别来分辨正常和癌症环境。这提供了有助于早期诊断癌症的基本信息。2.在前一个工作的基础之上,我们发现只通过检测单一的生物标志物实现早期癌症诊断往往会导致复杂的生物系统中的“假阳性”信号。因此,本论文选择了两种并发的癌症生物标志物（过表达Cys和低细胞内pH）,并合成了近红外荧光探针Cy Ac,通过连续检测Cys和H+以精确地诊断癌症。探针可以在细胞中依次监测Cys和H+,并在正常细胞和癌细胞之间取得良好的区别。由于NIR荧光发射,探针一样可以区分肿瘤小鼠与正常小鼠。值得注意的是,探针可以连续检测两种癌症标志物,这对早期癌症的准确诊断具有一定的实际意义。3.本论文基于七甲川花菁染料,设计了一种新型的,具有近红外荧光的探针Cy O-DNP用于连续检测H2S和pH。在该探针中,我们选择2,4-二硝基苯（DNP）醚基团作为识别基团,当与H2S相互作用时,2,4-二硝基苯部分会被硫解,释放出化合物Cy O,从而观察到强烈的荧光开启信号。同时,Cy O又可以进一步和H+反应,在新的近红外区域发射出新的荧光。而且,只有H2S和H+共同存在下,才能释放出最后的近红外荧光,单一物质存在都不能够诱导其发射。此外,Cy O-DNP一开始就对H2S有着高度灵敏性。由于该探针的独特性能,我们成功地将其应用在活细胞中H2S和H+的成像。