反应型长发射波长的荧光探针具有穿透性好、荧光背景低、响应快、专一选择性高等优点,在生物荧光检测及成像方面备受关注。吡咯并吡咯二酮(DPP)是具有光热稳定性好,量子产率高、多修饰位点的荧光团,经过修饰的DPP类化合物的发射可达到红光区甚至近红外区。因此,本文设计合成了三个基于DPP的红光发射反应型荧光探针,并考察了它们在离子及生物硫醇检测方面的应用。氰基负离子(CN~-)是毒性最高的阴离子之一,可以在几分钟内导致人类死亡。但CN~-被广泛地用于工业生产,一旦泄露会造成严重的环境污染。因此,设计合成α,β不饱和酮作为识别位点的CN~-荧光探针DPP-DB。探针DPP-DB在四氢呋喃溶液中的吸收峰在336 nm和518 nm处,随着CN~-的加入,336 nm和518 nm处的吸收峰都有明显的减弱,同时358 nm和476 nm处出现了两个等吸收点,共轭程度明显减小,溶液颜色从粉红色变为黄色,具有裸眼检测的特点。探针DPP-DB的荧光发射峰在608 nm处,随着CN~-的加入,荧光发射峰强度大大减弱,且出现明显的蓝移,同时570 nm处出现一个等发射点。检测机理为探针DPP-DB上的α,β不饱和酮和CN~-进行了亲核加成反应,使共轭减小,荧光淬灭。探针DPP-DB对CN~-具有较高的选择性和灵敏度,检出限为0.67μM,且能做成试纸来检测CN~-。人体内半胱氨酸(Cys)浓度的异常会引起细胞功能的紊乱和人体的一系列疾病。Cys的浓度过低,会导致脱发,嗜睡和生长缓慢等疾病。因此,设计合成能检测不同浓度范围Cys的荧光探针具有重要的意义。在此,设计合成具有丙烯酸酯和α,β不饱和酮双反应位点的荧光探针DPP-AC,实现对不同浓度范围Cys的比率荧光检测。探针DPP-AC在(DMSO:PBS缓冲液=8:2,v/v,pH=7.4)溶液中的吸收峰在323 nm和506 nm处,随着Cys的加入,这两个吸收峰有一定程度的下降和蓝移。探针DPP-AC的荧光发射峰在605 nm处,低浓度(0-70μM)半胱氨酸(Cys)的加入会使发射峰强度出现明显的下降,且蓝移到578 nm处。在高浓度(70-300μM)Cys存在的情况下,578 nm处的发射峰则明显增强,继续蓝移到560 nm处。探针DPP-AC对Cys具有良好的选择性,不受其他氨基酸的影响和干扰。同时探针DPP-AC对Cys的检测灵敏度也很高,对不同浓度范围Cys的检出限分别能达到0.18μM和2.9μM。另外,实验表明DPP-AC可用于对细胞内Cys的检测及荧光成像。近红外发射探针由于其对细胞的穿透性好,损伤小,且不易受背景荧光干扰等优点,在细胞荧光成像方面有独特的优势。另外,水溶性荧光探针在使用过程中不需要有机溶剂,能很好适应细胞环境,细胞荧光成像效果优异。因此,开发近红外发射的水溶性荧光探针能扩大探针的应用范围。在此,设计合成具有电子推拉体系、硝基乙烯为生物硫醇识别基的荧光探针A1,并通过两亲聚合物F127将A1制备成水溶性A1-F127 FONs纳米粒子。A1-F127 FONs水溶液的吸收峰在350 nm和636 nm处,在Cys存在的情况下,A1-F127 FONs在636 nm处的吸收峰蓝移到606 nm处,溶液颜色从绿色变为蓝色,裸眼识别效果好。在与Cys反应后,近红外区654 nm处荧光明显增强。A1-F127 FONs对Cys的荧光检出限为0.053μM,具有非常灵敏的线性荧光响应。同时,A1-F127 FONs对Cys的选择性较高,不受其他氨基酸的影响。A1-F127 FONs本身没有荧光,这是由于分子有D-π-A结构,ICT效应明显。A1-F127 FONs上的硝基乙烯与Cys加成反应后,共轭被打断,阻断了ICT效应,荧光得到释放。另外,A1-F127 FONs具有良好的水溶性、生物相容性和低的细胞毒性,能成功地应用于细胞荧光成像。