甲醛（Formaldehyde,FA）是一种具有高毒性的气体,当吸入高浓度的FA可对人体神经系统、免疫系统和呼吸系统造成损伤。然而,FA具有防腐、杀菌、保鲜等作用可应用于食品和环境等领域。在食品中非法添加或使用FA会导致FA残留超标,人体一旦摄入含有过量FA的食物将会引发一些疾病。因此,开发低毒、高灵敏和高选择性的检测方法检测食品和环境中FA,对食品安全和人类健康具有十分重要的意义。本论文针对目前FA荧光探针存在紫外-可见光区激发、单信号输出和斯托克斯位移小等问题,提出了利用双光子比率型荧光探针检测和成像分析减少这些问题的方法。双光子比率型荧光探针有两个光子的近红外光（NIR）激发,且具有两个相互校正的荧光发射信号,可减少在检测和成像分析时光漂白、组织自发荧光干扰和组织穿透深度浅（＜100 μm）等限制,也可以减弱仪器效率、探针分子浓度和环境因素等带来的干扰。本论文研究的具体内容如下:1.本课题基于荧光共振能量转移（FRET）机理,以萘衍生物作为能量转移的供体,萘酰亚胺衍生物作为能量转移的受体,设计了两种不同结构的双光子比率型FA荧光探针（两个探针分别命名为:CmNp-CHO和NpFA）,在此结构中联胺基不仅是FA的选择性化学响应的活性位点,而且是受体荧光的淬灭基。其结构采用质谱、氢谱（1H NMR）和碳谱（13C NMR）等方法进行了表征;2.分别用紫外分光光度计和荧光分光光度计对两个探针（CmNp-CHO和NpFA）与FA响应的光谱性质进行了研究,并对其选择性和最佳pH进行了考察。两个探针分别与FA孵育后,结果表明两探针对FA均具特异性的化学响应,其荧光发射具有典型的比率发射特征,蓝波段的荧光发射信号逐渐降低而在黄波段出现一个逐渐增强的新的荧光信号,其溶液由明亮的蓝色荧光变成明亮的黄色荧光。通过荧光波谱的研究可知两个探针分子均具有较大的斯托克斯位移分别为165 nm和175 nm,减少了组织自发荧光干扰。且两个发射峰之间的距离分别为124 nm和140 nm,这对比率成像十分有利,可减弱或消除在成像分析时双通道之间光的相互窜扰而引起的假信号。更重要的是随着FA浓度的逐渐增加,探针在黄色波段的荧光强度与蓝色波段的强度之间的比率分别增加了4倍（1550/1426）和5倍（I550/I410）,且当FA的浓度在（0-1.0）μM时,探针CmNp-CHO和NpFA均具有很好的线性检测范围,其检测下限分别为8.3 nM和5.8 nM;3.考察了CmNp-CHO和NpFA对食品中FA含量的检测和活体中FA的荧光比率成像分析。通过对食品样品中FA浓度的测定和以国家标准水产品中FA的测定方法相对比,CmNp-CHO和NpFA检测FA的相对偏差分别＜4%和＜2%。最后通过双光子激光共聚焦显微镜（TPM）对组织和斑马鱼中FA的荧光成像分析,两个探针分子均具有良好的组织穿透能力和染色能力,且两个通道之间没有光的相互窜扰而得到高分辨率的双通道比率成像（蓝色荧光信号和黄色荧光信号）。因此,我们预测两个探针可用作食品、环境和活体内FA精准、便捷检测的分子工具,并为FA与人体健康关联研究提供有利工具。