相较于传统的检测方法,小分子荧光探针是可视化检测生物体内活性分子的主要手段之一,因其具有易制备、高灵敏性、高选择性和良好的生物相容性,被广泛地应用于蛋白、核酸、酶、生物活性小分子的检测。本论文围绕与疾病相关的生物大分子的分析检测,设计合成了一系列D-π-A结构的小分子荧光探针,通过实验测试和分子对接等方法,研究了其与人血清白蛋白（HSA）以及G-四链体DNA的相互作用,并进一步应用于细胞成像。主要研究内容如下:（1）以四苯基咪唑为电子供体,吡啶盐为电子受体,乙烯基为链接桥,构建了基于TICT机制的D-π-A型荧光探针YS8。运用光谱分析,计算机模拟和细胞成像等实验方法研究了探针YS8的光学性质以及与HSA的识别作用。结果表明探针YS8具有明显的溶剂化效应,是一类环境敏感型的探针分子。探针通过与HSA的IB亚域结合而改变所处的微环境,限制其分子旋转,从而使自身荧光强度增强。与其他生物大分子相比,探针YS8表现出对HSA良好的选择性,甚至能区分与HSA结构相似的BSA（牛血清白蛋白）。此外,我们成功将探针YS8应用于4T1细胞中对HSA的检测。因此,D-π-A型结构的荧光探针YS8是一种HSA选择性识别的有效工具,可作为潜在的人工荧光蛋白发色团。（2）咔唑是一类性能优良的荧光骨架,具有较好的G-四链体DNA的结合能力,已经被广泛应用于构建各类G-四链体DNA分子探针。基于前期研究基础,为了提高G-四链体荧光探针的选择性和细胞兼容性,我们构建了一类二甲基吡啶胺（DPA）缀合的咔唑类衍生物分子探针Car-DPA。通过紫外-可见光谱、荧光光谱、圆二色谱、分子对接等方法研究了该探针与G-四链体DNA的相互作用。结果表明探针Car-DPA能够以末端堆积方式与G-四链体DNA结合,引起荧光强度显著增加。而与其他单链、双链等DNA结构作用后,荧光强度无明显变化。荧光共聚焦成像实验表明探针Car-DPA主要分布于活细胞的细胞核中与DNA相互作用。研究结果为设计靶向性、生物兼容性的G-四链体的荧光探针提供了一些理论和实践数据。