硒是人体生命中不可缺少的微量元素之一，在体内许多关键的代谢过程中都起着重要作用，对人类健康的巨大作用是其它物质无法替代的，如硒能维持体内的氧化还原状态，保护机体免疫系统不受侵害，及可以预防治疗癌症等。硒元素在生物体内主要以硒代半胱氨酸的形式参入到各种硒蛋白中，起重要的生理作用。硒代半胱氨酸是迄今为止被科学家发现的第21种氨基酸，作为生物体内最主要的硒醇，与硫醇化学结构类似，但化学性质比硫醇要活泼地多，是体内的一种重要的还原性物质。由于硒醇化学性质不稳定，易分解，一直以来缺乏在活细胞内检测的方法，对硒醇和硒蛋白的生理功能及硒的抗癌机制的研究受到限制。硒的生物学效应具有双重性，硒既有防癌作用，又有抗癌作用，一方面缺硒会引起机体的异常反应，另一方面高浓度的硒又会引起中毒反应。适量的补硒可以降低癌症和相关疾病的发病率，在硒的抗癌作用中一般需要高浓度的硒。补充的有机硒主要是富硒的营养品，无机硒补品主要是亚硒酸钠，通过口服或注射来补充。人体在口服亚硒酸钠药片后，其中大部分代谢为硒醇，或转化成甲基硒化物，其它的通过尿液或汗液等排出。但是，对于亚硒酸钠通过怎样的途径起到防癌或治疗的作用，至今仍没有一个明确的研究机理，一直处于探索当中。荧光方法因其具有高灵敏度、高选择性，及在体内和体外均可检测的优势，成为近年来研究细胞和组织中化学物质的生理病理机制的有效分析方法。基于硒重要的生理意义，考虑到设计一种在生物体系内特异性检测硒醇的方法，对于研究硒的生理作用和硒的防癌抗癌机制等都有重要的意义。基于此，我们设计合成了一种能特异性检测活细胞内硒醇的有机硒荧光探针（HB），将其应用于生物体系中硒醇的荧光成像研究，并探讨了由药物亚硒酸钠诱导肿瘤细胞凋亡过程中所引起的硒醇的变化影响。本论文主要开展了以下两方面的工作：（一）设计并合成了一种新型有机荧光探针，在模拟生理条件下，检测了硒醇。我们首次发现2,1,3-苯并硒二唑可以在生理条件(pH7.4)下迅速地与硒醇反应，并发生荧光变化，而不与硫醇类物质反应。即硒醇中的-SeH键可以特异性打断苯并硒二唑中的Se-N键，发生亲核加成反应，基于此，我们选择部花菁这种毒性低、水溶性好的荧光染料作为荧光母体，与2,1,3-苯并硒二唑环构建荧光探针HB。实验结果表明，荧光探针HB对硒醇有良好的选择性，在生理条件下，只对硒醇有特异性响应，而对其他活性小分子如巯基类化合物，氨基酸，活性氧物种，等均不响应，并且能检测到硒酶中的硒代半胱氨酸残基，专一性强。在0-20μM浓度范围内，荧光强度随硒醇浓度的增高，呈现很好的线性变化，检测到荧光强度和硒醇浓度的线性方程为F=104.9+14.7[Sec] μM，相关系数为0.9942，检测限为7.0nM。此外，探针还具有良好的光稳定性，并对pH变化不敏感，可以在模拟生理条件下成功实现对硒醇的定量检测。（二）建立了适当的生物模型，将探针运用到了细胞水平和活体成像研究。1.首先，在活细胞中进行了硒醇的激光共聚焦成像，实验结果表明，探针HB可以实时监测活细胞内硒醇的含量变化，并且监测到活细胞内的硒代胱氨酸(CysSe)2可以有效地转化为硒醇，产生强荧光；2.以昆明小鼠为研究对象，通过外加硒醇，进行了小鼠活体成像，表明探针可以初步应用到活体成像研究；3.利用探针研究了Na2SeO3诱导肝癌细胞凋亡过程中硒醇浓度的变化。实验结果发现，在同样的实验条件下，通过抗癌药物Na2SeO3的诱导作用，肝癌细胞会在一定时间内发生细胞凋亡，并且通过荧光强度的定量分析，发现肝癌细胞中硒醇的水平逐渐增加，并引起了肿瘤细胞的凋亡，细胞周期的紊乱和线粒体膜电位的迅速塌陷等特点。在一定程度上，说明药物亚硒酸钠引起细胞内硒醇含量的增高，可以使肿瘤细胞凋亡，进而达到了治疗癌症的作用。这为以后研究含硒药物的抗癌机制，及硒的生理作用，提供了一种新的参考思路。