聚集诱导发光（Aggregation-induced emission,AIE）现象是指分子在溶液态时不发光,但处于聚集态或固态时能发出较强的荧光。此现象的发现从根本上解决了传统荧光材料因聚集而导致的猝灭（Aggregation-caused quenching,ACQ）的难题,扩宽了荧光材料的应用范围,如化学传感、生物探针、光电体系、刺激响应体系等。因此开发新型的AIE体系以及研究它们的应用对科技的发展具有重要的意义。二氧化碳（CO₂）是空气的主要组成成分之一,同时也是新陈代谢中细胞呼吸的最终产物。细胞中不同的CO₂水平影响或预示着各种生理或生物过程的改变,而现有的CO₂荧光探针还未达到细胞级检测水平,因此需要研发出检测限低、特异性强的新型CO₂传感器用于临床诊断。另外,血清白蛋白（Serum albumin,SA）和纤维蛋白原（fibrinogen,FIB）是评估疾病的两项重要指标,现有文献报道过的荧光探针均不能在免血清分离提纯的情况下检出这两种蛋白质,给实际的测试带来一定的困难,因此需要设计一种能同时原位检出这两种蛋白质的荧光探针来满足临床应用的需求。本文主要以多芳基吡咯实现在生物医药中的应用为主要研究方向,设计合成了具有聚集诱导发光增强（AEE）特性的两种化合物:4,4’,4’’-（1H-吡咯-1,2,5-三基）三苯甲酸（2-二甲氨基）乙酯（TPP-TMAE）、1,2,5-三（4-羧酸钠盐）-3,4-二苯基吡咯（DP-TPPNa）,并将这两种化合物分别成功地用于研究细胞新陈代谢及特定蛋白质检测。研究发现TPP-TMAE对痕量CO₂可高选择性检测,利用这一特性将其作为生物探针实现了原位监控单个活细胞代谢CO₂生成速率,并通过CO₂生成速率的不同来区别癌细胞和正常细胞,产物CO₂的生成速率可以帮助我们深入的了解新陈代谢的过程及在早期癌症中将癌细胞从正常细胞中检测出来。继而对单个细胞内主要的细胞器生成CO₂的速率进行了测定,结果显示出线粒体、内质网与细胞的呼吸密切相关。通过利用TPP-TMAE研究共培养体系癌细胞与正常细胞代谢和凋亡情况,我得出癌细胞会诱导邻近的正常细胞建立一个保护机制去共同抵御异物的入侵,增强了细胞活性及抗药性。另外,在共培养体系实体瘤中癌细胞生长变缓且凋亡变少。结果表明在共培养体系癌细胞和正常细胞间存在一个双向的信号通路理论,这一成果在新型抗癌靶向性药物分子设计中有着重要的意义。DP-TPPNa可在免分离提纯的条件下实现对人血清中人血清白蛋白（HSA）和FIB浓度定量探测,通过HSA和FIB的协同效应及对DP-TPPNa荧光强度的作用,在HSA浓度低于110μg/mL探测HSA水平,在HSA浓度为140-200μg/mL定量检测FIB。相比于权威仪器,此方法能在单一体系快速、简单、极其敏感、高选择、高准确度的探测蛋白,可作为理想的探测体系应用于疾病的早期诊断。