代谢酶是机体防御和清除外来物质入侵的重要生化屏障,同时在维系机体内源性物质代谢平衡中也发挥着至关重要的作用。国内外学者一直致力于开发特异性的代谢酶底物,以实现对生物体系中特定代谢酶的活性定量检测和功能评估。相较于非荧光底物,荧光底物因其具有检测灵敏、操作快捷、能够实现实时检测和适合高通量筛选等优势而备受关注。但由于机体内代谢酶种类繁多,部分代谢酶氨基酸序列相似性高,其底物谱多有重叠,所以目前鲜有特异性代谢酶荧光探针底物相关的报道。本文设计、合成了检测羧酸酯酶(亚型1和亚型2)、细胞色素P450酶(亚型1A1)和人血清白蛋白活性的具有高选择性识别能力的荧光探针,为深入探究它们在生物体系的功能以及临床个性化用药方面提供了工具。(1)羧酸酯酶1作为人体内一种重要的羧酸酯酶亚型,不仅能催化多种内源性和外源性酯类分子的水解,并参与机体的多种生理和病理过程。从2-羟基苯并嗯唑出发,设计、合成了一个检测羧酸酯酶2活性的双光子荧光探针BABO,该探针最低检测限为0.04μg/mL,能够检测不同组织微粒体中羧酸酯酶1活性差异,对活细胞和肝组织切片中羧酸酯酶1进行双光子激发荧光成像。BABO适用于研究羧酸酯酶1代谢相关的药物研发,探究其在生物体系中的分布和功能。(2)羧酸酯酶2是人体内另外一种重要的羧酸酯酶亚型,参与多种化疗前体药物的代谢活化。基于分子内电荷转移机理,利用2-二氰基亚甲基-3-氰基-4,5,5-三甲基-2,5-二氢呋喃衍生物为荧光团,设计、合成了一个检测羧酸酯酶2活性的长波长(λem=612 nm)荧光探针TCFB,单酶筛选以及抑制实验都表明TCFB具有极高的亚型选择性,其良好的细胞透膜能力以及较低的细胞毒性和背景荧光使其适用于检测活细胞中内源性羧酸酯酶2。基于激发态分子内质子转移机理,从3-羟基黄酮荧光团出发,设计、合成了一个荧光探针3-AF,首次实现了羧酸酯酶2活性的比率型信号检测,减小系统误差以及探针浓度分布不均等原因造成的影响。3-AF适用于复杂酶体系中羧酸酯酶2的检测,为预测其介导的药物分子代谢消除的快慢,个性化用药治疗提供了依据。(3)人血清白蛋白具有多种生理功能,其在血清中的含量可以作为许多疾病发生、发展的标志物。从DDAO(1,3-二氯-7-羟基-9,9-二甲基-2(9H)-吖啶酮)荧光团出发,基于分子内电荷转移机理设计、合成了一个检测白蛋白活性的荧光底物DDAP,该探针基于白蛋白假酯酶活性设计而成,其代谢产物具有近红外发射(λem=660 nm),进—步提高了信噪比,其最低检测限为5.6 mg/L,DDAP能检测人血浆中白蛋白含量和人肝癌细胞分泌白蛋白能力。此外,作为反应型探针,DDAP能够区分热致变性的白蛋白,而结合型探针无法区分,这对于检测具有生理活性的白蛋白含量具有重要意义。(4)细胞色素P4501Al是CYP1A亚家族的一员,在前致癌物和有毒物质的生物转化方面发挥重要作用,同时也在一些药物的代谢清除中扮演着重要角色。从试卤灵荧光团出发,基于分了内电荷转移机理开发了一个检测CYP1A1活性的荧光底物CHPO,该探针最低检测限为0.073 nM,与CYP1A1酶亲和力高(Km为0.274±0.039 μM)。CHPO可用于人肝微粒体中CYP1A1的活性和功能评价,测得12例人肝微粒体中CYP1A1活性差异为5.1倍。CHPO作为CYP1A1特异性荧光探针,可增进对CYP1A1在人体生理、病理过程中功能作用的了解,为相关理论研究奠定了基础。