缺氧是许多疾病的诱因,因此溶解氧传感对某些疾病的诊断和治疗至关重要。本论文以光学分析法为基础,以疏水的五氟四苯基铂卟啉为氧敏感探针,以不同结构的两亲性聚合物为载体,制备了几种氧传感胶束用于生物溶解氧传感和成像。首先,通过原子转移自由基聚合法合成了五种结构不同的四臂两亲性聚合物,以探究聚合物结构和胶束性能的关系。结果显示,两亲性聚合物的疏水链越长,胶束的直径越小,包封率越小,临界胶束浓度越大。此外,含氟胶束的氧敏感性、荧光量子效率、磷光寿命都明显优于不含氟的胶束。其中一种含氟胶束的缺氧磷光寿命达到了76微秒,比先前报道的五氟四苯基铂卟啉胶束的磷光寿命都要长。其次,选取了氧传感性能最好的胶束,测试了大肠杆菌和小鼠巨噬细胞的呼吸耗氧过程。结果显示细胞密度越大,培养基从常氧状态到缺氧状态所需的时间越短。通过胶束特定的斯特恩-沃尔默拟合方程,将每个时间点的磷光强度转换为溶解氧浓度,实现了呼吸耗氧量的实时监测。同样,这种实验方法可以应用于斑马鱼的呼吸监测。本文中还将氧传感胶束注射到了荷瘤小鼠上实现了缺氧成像,肿瘤部位的磷光强度是正常部位的1.6倍,意味着氧传感胶束可以被应用于体内的肿瘤诊断。最后,为了进一步实现细胞内的溶解氧成像,本文中还制备了具有萘酰亚胺衍生物参比荧光团和穿膜肽cRGD的氧传感胶束。在五氟四苯基铂卟啉的存在下,参比荧光团的荧光共振能量转移效率为88%,其作为参比探针大大提高了氧传感的准确性。流式细胞术和激光共聚焦扫描显微镜的测试结果都证明,接枝了穿膜肽cRGD的氧传感胶束可以进入细胞膜上高表达整合素α_vβ₃的U87MG细胞,而不能进入Hela细胞,实现了靶向性的细胞内成像。