近年来,纳米探针已经成为一种有效地细胞成像工具,因为它有能力负载尽可能多的小分子探针从而达到所需要的信号。然而,纳米探针通常面临着摄取低和靶向难的问题,此外还有制备繁琐和重现性差等问题。自组装是自然界中比较普遍和重要的过程,它能够很容易解决上述问题。我们利用一个生物相容性的缩合反应,即半胱氨酸上的1,2-氨基硫醇基团和CBT上的腈基基团之间的反应,该反应可以在很低浓度(μM)被pH,还原和蛋白酶等因素在细胞内控制性组装成纳米粒子。我们设计了/Acetyl-Arg-Val-Arg-Arg-Cys(StBu)-Tyr(I-125)-CBT (1)用于在肿瘤细胞中自组装放射性纳米粒子(125I-NPs).探针进入细胞后,Cys上的双硫键会被细胞内的谷胱甘肽还原,然后RVRR片段会被furin酶剪切,生成中间体1-Core。两个1-Core会迅速生成两亲性二聚体1-Dimer,其含有亲酯性的芳香大环由于π-π堆叠作用能够自组装放射性l25I-NPs。生成的放射性纳米粒子一方面可以聚集细胞内的信号,另一方面由于纳米堆叠以及亲酯性会阻止被泵出细胞。同时我们也设计了对照化合物(1-Scr),1-Scr是不能被酶识别剪切,从而不能在细胞里发生自组装。与对照化合物1-Scr相比,放射性探针1在肿瘤细胞中有明显的摄取增强,有望进一步用于活体肿瘤成像。生物硫醇(Biothiols),如半胱氨酸(Cys),高半胱氨酸(Hcy),和谷胱甘肽(GSH),通过维持硫醇的还原和氧化形式对生物系统中氧化还原平衡起着关键作用。通常地,细胞内的生物硫醇的变化与疾病的状态密切相关,比如白细胞损失,牛皮癣,肝损伤,癌症,获得性免疫缺陷综合征(AIDS)和心血管疾病等。因此,对这些含巯基的生物分子在生物系统的含量水平的评估可能有助于一些疾病的早期诊断。我们设计的基于磺胺自淬灭的荧光探针1,当加入Cys,Hcy,和GSH时,开启荧光的发射峰分别在522,517,和490nm。和其他的磺胺类探针不同(只经历还原过程),荧光探针1分别经历了GSH还原,Cys缩合和还原,Hcy缩合和还原并依次生成了CBT, Aminoluciferin,和CBTHcy三种不同的荧光产物。荧光探针1由于其高灵敏度和好的选择性,成功地用于在20种氨基酸中区分检测生物硫醇。同时,荧光探针1通过比例荧光计算成功地用于活细胞中区分检测Cys和GSH。快速而简便的选择性检测以及吸附Cd2+离子对于环境保护和人类健康都具有十分重要的意义。超分子水凝胶由于其具有生物相容性、可降解等优异特性,吸引了研究者们广泛的兴趣。因此,深入的研究水凝胶在金属离子,生物标志物的检测成像等方面具有很大的应用价值。我们设计了一个基于联吡啶的凝胶因子1可以快速选择性检测并可视化吸附去除Cd2+离子。凝胶因子1结合Cd2+离子后,在470nm产生很强的荧光发射(增强86倍),并用于水中以及细胞中定性定量检测Cd2+离子。凝胶因子1在质量分数1.5wt%,调节pH至5.5会自组装形成水凝胶纳米材料,并且可以用其可视化检测和吸附Cd2+离子。金属配体作用在自然生物体系中起着重要的作用。在过去几年内,基于配位的自组装体系已经演变成一个完善的策略通过金属-配体作用来构造新颖的纳米结构。在金属-配体作用中,金属-联吡啶的配位作用通常用来将构建模块组装成高级纳米结构。我们设计了基于联吡啶衍生物1,包含2-氰基-6-氨基苯并噻唑(CBT)和半胱氨酸基团为了分子内环化反应继而自组装成纳米环。联毗啶部分与赖氨酸的侧链氨基相连是设计用来形成纳米环后和金属离子络合。详细来说,TCEP还原后,1的双硫键被还原,诱发分子内缩合反应生成大环分子产物3。然后两亲性的分子3会马上自组装成纳米结构(这里是纳米环)并且在环状表明富集丰富的联毗啶基团。一旦加入金属离子(比如,Fe2+),由于Fe2+-联吡啶的配位作用,纳米环会聚集在一起形成更高级的纳米结构。