本论文主要论述两个部分的内容:1.高度选择性、高度灵敏性的H2S比率型荧光小分子探针的设计、合成及其生物学研究。2.高度选择性、高度灵敏性的Au3+比率型荧光小分子探针的设计、合成及其应用研究。　　1.硫化氢（Hydrogen Sulfide，H2S）是一种无色、易燃、易溶于水、低浓度时带有臭鸡蛋气味的酸性气体。多年以来，硫化氢一直被认为是有毒的、对环境有危害的气体。然而，近些年来的研究表明，它在包括人类在内的哺乳动物体内也广泛存在，而且具有非常重要的生物学作用。它是继一氧化碳(Carbon monoxide，CO)和一氧化氮(Nitrogen monoxidum，NO)之后的第3种内源性气体信号分子，具有多种生理功能，如调节血压、调节细胞呼吸以及缓解组织缺血/灌注损伤等。同时H2S也是能量调控因子，它对离子通道具有多种影响，与炎症应答反应也密切相关。体内H2S水平异常会导致阿尔茨海默病、唐氏综合症、糖尿病以及肝硬化等。　　荧光成像技术由于可以在活体生物样本中高效的、高灵敏、简便的检测生物分子，使它日益收到科学家们的重视。为了满足在活体生物样本内高效快速的检测H2S，从而深入的研究H2S的生理功能，H2S荧光探针的研究取得了快速的发展。但是目前缺乏有效的在体内检测H2S的方法，因此发展有效的检测H2S的方法变得极为重要。　　本论文的第二章中介绍了我们设计、合成了一个新型的基于二氰基异氟尔酮作为电子受体基团的在生物系统中检测H2S的比率型荧光探针(SFP-GR)。我们在SFP-GR上引入一个叠氮基团，通过H2S的还原作用，吸电子的叠氮基团被还原成供电子的氨基，从而使荧光光谱的红移，因此可以通过比率来检测H2S。溶液在637nm处与558nm处荧光强度比值I637/I558与1-12μM浓度的Na2S之间具有优良的线性关系（R2=0.9867）。与其他生物硫醇或生物分子相比，SFP-GR对H2S表现出比色性和比率性，并且在红色区域表现出大的斯托克位移(172nm)。我们成功的将SFP-GR应用于Hela细胞和模式动物斑马鱼中H2S的检测。　　2.金是稀有的贵金属元素，由于它的特殊性质被广泛用于各种领域。目前，化学及生物学领域中与金相关的研究发展迅速。此外，金还被应用于生物传感和生物成像，以及风湿病、关节炎和肺结核等疾病的治疗。然而，金也是一种高毒性的重金属离子，Au3+离子在低浓度时即可对人体产生极强毒性甚至会产生致命的影响，尤其是对于中枢神经系统具有较高的毒性，能够引起神经紊乱。金离子还可以与DNA相结合，导致DNA的断裂。鉴于金的广泛应用及其高毒性，开发简便、有效的用于实时环境监测和细胞成像的金离子荧光探针非常重要。　　本论文第三章介绍了我们设计、合成的用于检测Au3+的荧光比率型探针NJ-Au。我们在NJ-Au中引入炔基，炔基与Au3+发生反应后，导致荧光光谱的蓝移。相比于其他离子，NJ-Au对Au3+表现出高度的选择性以及灵敏性，NJ-Au探针在574nm处与636nm处的荧光比值I574/I636与Au3+浓度之间具有良好的线性关系（R2=0.99453），NJ-Au可用于精确的检测Au3+浓度。并且，我们成功的将NJ-Au应用与检测自来水、长江水、大米样本中的Au3+。