荧光造影技术以其非物理性的接触、优异的时间控制性和对生物外加干扰小等优势，成为当下生命科学研究最火热的一个领域。随着当今生命科学发展的愈演愈烈，对长波长荧光染料的需求日益增加。小分子荧光染料具有种类丰富、结构修饰方便，光谱荧光强度高、光稳定性强和时间空间可控性好等优势，可以利用小分子荧光染料对于生物组织进行荧光造影。但是如今的一些小分子染料的波长局限在短波长区域，短波长的光对于待测生物样品具有光毒性，组织穿透性较差，难以满足生物成像需求。通过对经典染料的再修饰虽然在一定程度上满足增加波长的要求，但是可能带来修饰后分子结构变得庞大以及原有光学性能丧失的缺陷。我们基于D-π-A设计的小分子荧光染料，不但满足增加波长的要求，而且分子结构较小，拥有较好的光化学性能。本文的主要工作以及结论如下:　　(1)我们基于D-π-A理论构建了孪生噻吩-吲哚光致变色分子体系，并且对于孪生噻吩-吲哚分子的光致变色过程进行了探究。结果表明，孪生噻吩光致变色体系比久罗尼定光致变色体系拥有更长的激发波长，在不同极性溶剂中拥有优异的光致变色性能，在DMSO中激发波长最长，迁移速率最快，迁移效率优异;取代基的引入在一定程度上可以增加激发波长，但是有可能影响光致变色行为;可以通过使用530nm和650nm两种波长激发，所有的异构体在不同极性溶剂中均具有光致变色的性质，并且具有光控可逆转换的双稳态，相较传统偶氮苯分子使用的365nm激发光源，这两种波长的光毒性更低、穿透性更强，特别对于当前广泛使用的共聚焦荧光显微镜，缺乏365nm的激光光源限制了这些光致变色分子的应用，因此孪生噻吩-吲哚体系在生物分子开关领域具有更好的应用前景。　　(2)我们设计并合成了一个长波长的粘度敏感型的膜探针Probe-1，光谱测试表明该探针拥有较长的激发和发射，达到了深层组织光学成像窗口最合适的波长:650nm-900nm;粘度测试表明该探针对于粘度的变化拥有良好的响应性;细胞毒性实验证明，该探针具有较低的细胞毒性，生物相容性优异，能适用于长时间的细胞荧光造影，对细胞生理活动干扰较小;细胞成像实验表明，该探针能够实时原位的对于活细胞的细胞膜结构进行清晰的勾勒，背景干扰小，信噪比优异，不需要洗去过量的探针，尽可能的减小对于细胞的伤害。