生物体氧化还原状态的平衡主要通过酶和小分子的调控共同维持。参与氧化还原平衡的生物活性小分子主要包括活性氧物种(ROS)、活性氮物种(RNS)和活性硫物种(RSS),它们的调控异常将导致生物机体氧化还原状态的失衡,进而导致一系列病理变化。因此,发展针对这些活性小分子的检测方法对于生理病理机制的解析以及疾病的检测都有重要意义。荧光探针作为近年来新兴的化学生物学检测技术,具有高时空分辨率、高特异性、低侵入性、易于修饰改造等优势,因而在检测生物活性小分子方面具有显著优势。但鉴于生物活性小分子活泼的反应活性及较低的表达水平,如何提高探针的检测灵敏性仍是探针开发领域亟待解决的问题。本论文针对生物体内的重要的氧化还原活性物种GSH、ONOO~-,分别通过系统构效关系研究策略及信号放大策略,提高探针检测灵敏性,并通过具体实验证实了该两种策略的可行性。论文主要分为两部分:1.还原性小分子GSH的荧光探针:本部分为了研究神经元发育过程中内源性GSH水平的动态变化,利用课题组前期发展的基于亚砜基团的GSH检测策略,通过对探针立体电子效应和理化性质的双重调控,优化得到了对GSH的较灵敏的荧光探针。该探针(5μM)在PBS缓冲体系中与GSH(400 eq)孵育60min,荧光增长倍数可达6335倍。利用此探针,我们对小鼠原代皮层神经元发育过程中GSH的变化规律进行了考察,发现GSH水平随神经元极化的发生而上调,并逐渐保持在稳态水平,抑制GSH的合成影响了神经元的极化,表明GSH在神经元极化过程中发挥重要作用。2.氧化性小分子ONOO~-的荧光探针:本部分靶向ONOO~-这一与内皮损伤密切相关的氧化损伤性物质,针对其表达量低的特点,利用苯硼酸酯-ONOO~-间的反应,通过信号放大策略增强探针灵敏性,初步验证了该策略对于提高探针响应灵敏性的可行性。分子水平的评价证实了信号放大探针具有高灵敏度、良好的响应动力学、浓度依赖性、ONOO~-特异性以及pH依赖性。