在复杂生物体系中对目标物的动态变化进行高时空分辨的研究有利于更好地理解其生物功能、开发和筛选药物。因此,开发高时空分辨的荧光生物传感器非常必要。但要实现高时空分辨仍然面临很多挑战,比如:探针未达到细胞内特定位置,便与细胞外的分子特异性识别,从而导致了探针在时空方面的准确度较差和信噪比较低。在本论文中,我们采用紫外光敏感的PC基团（邻硝基苄基）作为光控元件,通过光对PC基团实现在时间和空间上的高精度的控制,开发了基于紫外光光控细胞内钾离子成像和基于近红外光光控检测细胞内Micro RNA的传感体系,具体内容如下:第一章绪论本章主要阐明光激活核酸探针的优势,光激活探针分子的种类及光激活核酸探针设计原理,并总结了光激活探针的应用,最后阐述了本论文的研究内容和意义。第二章紫外光响应的G四联体核酸探针用于细胞内钾离子生物成像研究本章构建了一种紫外光激活的G四联体核酸探针,并用于细胞内钾离子的时空分辨检测及其生物成像。该体系引入互补链防止G四联体特异性识别钾离子,并在互补链中嵌入紫外光敏感的PC基团,通过紫外光诱导PC基团断裂,破环保护链释放G四联体,从而实现在特定时间对特定位置的细胞内的钾离子成像。该传感器通过紫外光照射已成功实现细胞内钾离子的时空分辨成像。第三章近红外光激活的DNA步行器用于细胞内Micro RNA的检测及其生物成像研究本章构建了一个NIR光激活的DNA步行器系统,该步行器系统由内源性ATP提供的能量,用于时空分辨的原位mi RNA的成像。我们利用上转换纳米粒子（UCNPs）作为DNA探针的载体和光的转换器,将紫外光敏感的PC基团作为光控元件。在近红外光的激发下,UCNPs将近红外光转化为紫外光,PC基团被裂解触发后续的DNA步行器,该传感器成功应用于活细胞内mi RNA的精确时空分辨成像。