硫化氢一直被人们认为是有毒的化学物质，自然界中主要是通过地质或微生物活动产生的。硫化氢是无色有臭鸡蛋气体，对眼、呼吸道有强烈的刺激作用。吸入过量的硫化氢会导致意志丧失，呼吸衰竭，心脏损害。最近的研究发现在哺乳动物体内一定条件下产生硫化氢，能维持正常的生理活动。参与调节机体许多生理和病理过程。内源性硫化氢的产生主要以体内含硫的氨基酸如半胱氨酸、甲硫氨酸和同型半胱氨酸等为底物，在5’-磷酸吡多醛依赖性酶，包括胱硫醚-β-合成酶（eystathionine-β-synthase，CBS）、胱硫醚-γ-裂解酶（cystathionine-γ-lyase，CSE）、半胱氨酸转移酶等催化作用下产生的。第二种来源是非酶产生的，在糖的氧化中由元素硫转化为H₂S。内源性H₂S在哺乳动物体内发挥广泛的生物学效应，在神经系统、呼吸系统、心血管系统、消化系统均有重要的生理和病理作用。生物细胞内pH的相对稳定对生命体的生存健康起着至关重要的作用，它与细胞维持正常的功能紧密相关。细胞内pH的异常变化容易诱导细胞功能紊乱、细胞生长和分裂的突变，并可能引发癌症和阿尔茨海默综合症等疾病。尤其是在细胞内pH偏酸性的条件下，人体极容易患上如癌症、痛风、高血脂、糖尿病等疾病。对细胞内pH的检测能够为我们研究各种疾病提供重要的生理病理信息。荧光探针法由于灵敏度高，选择性好，操作简便，而且无损细胞，常用于活性物种的测定。且荧光法结合激光扫描共聚焦显微技术，能够有效地实现活细胞和组织内功能性活性物种“实时、可视、定量”的高灵敏度检测。本论文基于小分子荧光探针的设计合成将所设计探针用于活细胞的共聚焦显微成像，主要开展了以下两方面研究工作：（一）设计合成了一个基于花菁为母体检测H₂S的近红外比率荧光探针HS-Cy。此探针具有响应快速，高灵敏度和线粒体定位特性。首先，H₂S对HS-Cy的醛基进行亲核加成，导致探针780nm处荧光快速猝灭，继而生成的游离巯基对酯基发生二步亲核反应，从而调节聚甲炔π-电子共轭度，使得母体花菁发生烯醇式至酮式的互变异构，导致在625nm处出现新的荧光峰。由此构建比率探针，对H₂S的检出限为5.0-10nM，是目前检测H₂S最为灵敏的荧光探针。实验证明HS-Cy可以选择性定位于线粒体，并成功用于人肺腺癌A549细胞内源性H₂S的比率成像检测。（二）以二氟硼衍生结构为母体设计合成了的pH荧光探针FBPP。FBPP中的二氟硼结构具有缺电子性，可作为电子受体，而电子供体部分具有可与质子可逆反应的氨基，可以通过光诱导电子转移（PET）原理实现对对pH的可逆响应。pH滴定实验表明探针在酸性条件下（pH<7.0）呈粉红色，pH增大后（pH>7.0）溶液呈浅黄色。探针的荧光强度随着pH的增大而不断增强，此外探针具有良好的高尔基体定位功能，将该探针用于人肝癌细胞内pH原位成像，表明该探针具有良好的膜透性和生物兼容性。