超分辨显微成像技术的出现使利用荧光显微镜观察200 nm以下的精细结构成为了可能。利用超分辨显微成像技术对活细胞中的亚细胞结构进行快速、长时程超分辨成像对于进一步理解和揭示亚细胞结构的生理功能具有重要意义。要实现对活细胞亚细胞结构的超分辨成像不仅需要先进的成像系统,还需要具有优秀光学性能的荧光探针来标记各种亚细胞结构。有机小分子染料相对于荧光蛋白在荧光强度、抗漂白能力、可改造性方面都具有很大的优势,但目前大多数性能优秀的荧光染料都无法透过活细胞细胞膜,极大地限制了有机小分子荧光探针在活细胞中的应用范围。目前也有一些技术尝试解决高性能荧光染料无法透膜的问题,但目前还没有取得很好的效果。为了解决上述问题,本文提出了一种利用肽型载体通过非共价结合方式投送非透膜有机荧光探针进入活细胞的标记策略。通过一系列筛选,本文成功获得了一种可以通过简单共孵育即可高效投送有机小分子荧光探针进入活细胞的肽型载体PV-1,并通过23种不同结构的有机荧光探针验证了 PV-1在投送荧光探针进入活细胞方面具有很好的普适性。利用PV-1结合这些具有优秀光学性能的非透膜有机荧光探针,本文在超分辨成像系统下观察到了多种亚细胞结构的动态相互作用。主要研究内容如下:（1）本文提出了一种利用肽型载体通过非共价结合方式投送非透膜有机荧光探针进入活细胞的标记策略。通过一系列筛选实验成功在备选肽型载体中找到了一种可以通过简单共孵育高效投送非透膜有机荧光探针进入活细胞的肽型载体PV-1。最后,仔细探究了PV-1投送探针进入活细胞的具体机理,发现PV-1主要是通过内吞作用中的大胞饮途径将探针投送到活细胞。（2）利用23种具有不同化学结构的非透膜荧光探针测试了 PV-1在投送荧光探针进入活细胞方面具有很好的普适性。通过与现有标准标记物共定位实验证明PV-1在投送非透膜有机小分子荧光探针进入活细胞的过程并没有显著影响这些探针的特异性。此外,发现PV-1可以一次性投送多达三种非透膜有机小分子荧光探针进入活细胞实现多色标记。（3）在多种超分辨成像系统上验证了 PV-1投送的高性能有机荧光探针可以很好的用于活细胞超分辨成像,该方法极大地扩展了活细胞超分辨成像探针的可选范围。利用上述高性能探针结合2D或3D超分辨成像系统,本文捕捉到了内质网与溶酶体、微管与溶酶体、线粒体与内质网等多种亚细胞结构间的精细动态相互作用。综上所述,本文开发了一种基于肽型载体非共价结合方式投送非透膜有机小分子荧光探针进入活细胞的策略。PV-1结合这些性能优异的荧光探针在多种2D与3D超分辨成像系统上取得了很好的成像结果,极大地扩展了活细胞超分辨成像探针的可选范围,并为肽型载体的设计与应用开辟了新的领域。