生命体就好比是一个复杂并且精确运行的工厂,而细胞作为完成生命活动的基础单元每时每刻都发挥着自己相应的作用。而活跃在各个细胞内的如活性氧化物、硫醇类物质等活性小分子通过发生化学生物反应过程参与了新陈代谢、细胞内信号转导等活动。在一定的浓度水平下,他们可以维持生物体正常生理活动;但其含量发生很大变化时,他们会导致新陈代谢的平衡打破,进而使生物体内生理功能紊乱,甚至引发重要的疾病。所以他们在体内浓度的高低经常作为一些疾病的诊断依据。因此检测这些活性小分子对了解生物体运转的机理和一些疾病的早期诊断有着重要的意义。基于生物活性小分子在生命体的重要作用,我们结合核酸探针和双光子探针在生命环境中检测的优势,主要开展了两个对生物小分子的研究工作:(1)基于时间分辨光谱的核酸探针检测生物硫醇:核酸探针的两端分别标记了一个芘分子。并且核酸探针上的T碱基可以与汞离子(Hg2+)作用形成T-Hg2+-T结构,使核酸探针的构型发生变化从而加大了芘分子的距离并产生了单芘分子的荧光信号。当生物硫醇存在时,它可与核酸探针上的T-Hg2+-T结构中的汞离子发生络合反应,破坏了 T-Hg2+-T结构,使核酸探针构型发生变化,构型的变化拉近两个芘分子的距离产生双芘信号。同时由于体系中还有Y-环糊精可以与双芘分子发生主客体作用,使得双芘分子的荧光强度增强并延长其荧光寿命,从而利用长荧光寿命的特点实现了在复杂样品中对生物硫醇的检测。(2)基于双光子探针和环糊精主客体作用检测生物体内过氧化氢:将含有巯基的β-环糊精与金纳米颗粒相连;连有二茂铁双光子探针会因为二茂铁和β-环糊精发生主客体作用而相连,拉近了金纳米颗粒与双光子探针的距离,使其荧光猝灭。当体系中存在过氧化氢时在辣根过氧化物酶(HRP)的催化作用下,过氧化氢与二茂铁发生氧化还原反应,使二茂铁中的二价铁被氧化成三价铁从而不与β-环糊精发生作用。连有二茂铁的双光子远离了金纳米颗粒表面后,荧光恢复。利用双光子荧光信号由无到有,检测体系中的过氧化氢。