近年来,有机小分子荧光探针因合成简单、毒性小、检测限低、时空分辨率高等性能,引起科研工作者的广泛关注,其中深红外荧光探针因其发射波长长、光损伤小、组织穿透性强、背景干扰低等优势成为快速检测的有效方法。苯硫酚是一种重要的化工原料,主要用于医药、农药制剂,但对环境和生物体是一种剧毒,长期暴露在含有苯硫酚的环境中容易引起呼吸道疾病,同时生物体中苯硫酚可以氧化生成有害的活性氧（ROS）对红细胞造成严重的氧化损伤。监测环境和生物体内的苯硫酚含量对于整顿环境污染和治疗人体疾病具有重要意义。生物硫醇是基本的活性硫物质（RSS）,主要包括半胱氨酸（Cys）、同型半胱氨酸（Hcy）、谷胱甘肽（GSH）三种巯基氨基酸,它们具有相似的化学结构:都有一个氨基和一个亲核巯基,在维持细胞内氧化还原平衡和信号传导方面具有重要作用。因此,跟踪生物硫醇的动态波动对阐明其错综复杂的相互关系具有重要的生物学意义。二氧化硫作为一种重要的活性物质,在生物体内通过硫化氢或含硫氨基酸的氧化产生并以HSO₃^–/SO₃^2–形式存在,参与信息传递、对抗活性氧（ROS）、维持氧化还原平衡等重要生理过程。线粒体作为主要的产能细胞器,是细胞内活性氧/硫物质（ROS/RSS）的主要来源。研究表明,活性硫（RSS）与肿瘤细胞有密切关系,内源性SO₂由线粒体天门冬氨酸氨基转移酶2产生,因此,开发一种准确有效的线粒体SO₂研究方法对认识癌症的发生具有积极作用。论文的第一部分,课题组制备了一种基于半花菁骨架检测苯硫酚的深红外荧光探针（FRP-Thio）。丙二腈基团的引入加强了探针的分子内电荷转移（ICT）效应,使发射波长增大到深红外区域,可以降低生物样品中的光损伤和自身荧光背景干扰,并通过简单的醚键与2,4-二硝基苯基连接,苯硫酚可以与探针发生亲核取代反应使羟基裸露打开ICT效应恢复荧光,在DMF水溶液中,探针分子在约645 nm处的荧光发生约50倍的显著增强、响应时间约为30分钟、检测限为9 nM。该探针具有良好的生物相容性,成功应用于SH-SY5Y细胞内苯硫酚的快速检测。论文的第二部分,通过引入一个苯环来增大化合物的刚性使亚胺基香豆素荧光染料（Cou-NH）的发射波长红移至深红外区域,并通过简单的与2,4-二硝基苯磺酰氯（DNBS）连接构造磺酰胺结构,制备了应用于检测生物硫醇的双光子、深红外发射的荧光探针（Cou-DNBS）。在DMF水溶液中,生物硫醇与探针发生亲核取代反应,磺酰胺结构裂解,亚胺基裸露,荧光恢复。在470 nm的激发波长下,探针Cou-DNBS在617 nm处发射出强烈的橙色荧光。探针Cou-DNBS生物相容性好、响应迅速（10 s）、检测限低（Cys为2.5 n M,Hcy为1.7 nM,GSH为0.84 nM）,此外,探针Cou-DNBS成功应用于监测活体HeLa细胞的氧化损伤自愈情况和小鼠模型中的内源性生物硫醇。论文的第三部分,课题组将具有高荧光量子产率的香豆素染料与吡喃鎓环结构相连,利用吡喃鎓结构荧光发生/淬灭的可调控性来实现对二氧化硫的特异性检测,同时因为吡喃鎓带有正电荷而对线粒体进行定位。在EtOH水溶液中HSO₃^–与探针（Cou-Pyranium）发生迈克尔加成反应,探针的共轭程度降低,发射波长由690 nm蓝移至570-610 nm。探针响应速度快（1 min）,灵敏度高,检测限低,经测试计算为0.075μM。