肿瘤组织与正常组织存在一些生理上的差异,比如胞外pH和氧化还原水平。肿瘤组织往往具有较低的胞外pH值、较低的含氧量和较高的还原水平。我们可以把这些差异加以利用,为肿瘤基础研究和应用提供新的方法和工具。在本论文中,我们开发了2类荧光分子探针,它们分别对pH敏感和对氧化还原环境敏感,有望在肿瘤成像中得到应用。我们设计并合成了以氟硼荧染料(BODIPY)为母体的pH荧光探针。探针的检测机理是PET机理。该探针对4.0-6.0范围内的pH有很高的检测灵敏度,随着pH的降低,其荧光显著增强。该探针的pKa在5.05,此范围的荧光探针报道很少。我们使用该探针分别对肿瘤HepG2细胞和正常Chang细胞进行了成像,并未检测到二者的差异。尽管如此,该探针仍然是一个非常有用的酸性pH荧光探针,具有高灵敏度和较高的稳定性,有望应用于细胞内酸性细胞器的相关研究中。我们设计并合成了对还原环境敏感的两个荧光探针,这两个探针具有“氮氧自由基-荧光团”的结构。我们用这两个探针对生物体内的主要抗氧化剂——维生素C和谷胱甘肽的还原能力进行了检测,确定了探针与VC的速率常数,同时发现在加入较低当量的VC时,探针荧光强度的增强同VC浓度有一定量关系。因此它们可以作为检测VC含量的工具,具有方便灵敏的优点。探针在细胞内被还原成为羟胺,荧光强度大大增强。我们使用这2个探针应用流式细胞仪技术检测到了肿瘤细胞和正常细胞内氧化还原能力的差异,此类探针可以作为传统探针DCFH的补充。我们还用荧光显微镜对肿瘤细胞进行了成像。而活体荧光成像的研究正在开展中。我们所合成的pH荧光探针分子具有一个酯键,在中性pH时,荧光非常弱。我们在中性缓冲溶液中检测了该分子在胰酶和脂肪酶作用下的荧光变化情况。发现该分子能被上述两个酶催化水解,而水解产物具有很高的荧光量子产率。据此,我们提供了一种荧光检测胰酶或脂肪酶等水解酶活性的方法,此探针还有望用于胰酶或脂肪酶抑制剂的高通量筛选。