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线粒体是众多细胞器中一种非常重要的动态细胞器,被称为细胞的“动力工厂”。线粒体在各种生物过程中都起着重要作用。线粒体功能障碍会导致细胞凋亡以及多种神经退行性疾病,例如癌症、糖尿病和阿尔茨海默病。所以,为了进一步了解线粒体的功能,需要利用荧光探针在体内进行线粒体成像。但是大多数荧光探针的Stokes位移都比较小。荧光探针的小Stokes位移可能会导致成像过程中探针的自淬灭,进一步造成测量误差。因此,具有小Stokes位移的荧光染料通常不利于细胞内的成像。为了避免上述问题,构建具有大Stokes位移的荧光探针是非常必要的。因为保证成像精度在成像领域是非常重要的。因此,在生物成像应用中构建具有较大Stokes位移的线粒体靶向荧光探针是至关重要的。本文结合线粒体靶向荧光探针的研究现状,成功设计并合成了以三苯胺、咔唑、菲醌咪唑和苯并咪唑为荧光平台的具有大Stokes位移的线粒体荧光探针,并研究了它们的光谱性质和生物成像应用。（一）选取三苯胺为荧光平台,设计并合成了一种具有大Stokes位移的线粒体靶向荧光探针CDPI。光谱实验证明,探针CDPI在实验选取的各种溶剂中都具有大Stokes位移（169-198 nm）,并且荧光最大发射值在650 nm,属于红光发射范围。细胞实验表明,探针CDPI具有良好的细胞膜通透性,并且与商业线粒体红色染料（MTR）具有较高的共定位系数（0.9）,可以染色活细胞中的线粒体。（二）以咔唑作为荧光平台,合成了一个新型的线粒体靶向H2O2荧光探针CAI。在咔唑的3,6位分别接入吡啶盐和硼酸酯作为定位线粒体和检测H2O2的位点。CAI表现出优异的光学性质,在各种溶剂中都具有高量子产率和较大的Stokes位移（135-157nm）并且能在水溶液和活RAW 264.7细胞的线粒体中对H2O2进行高灵敏度、高选择性的检测。（三）选取菲醌咪唑为荧光平台,接入不同的基团,合成了一系列荧光探针PIE1-PIE7。该系列的荧光探针都具有高量子产率。其中具有二乙基苯胺基的PIE2可以定位在细胞中的脂滴;而引入叔氨基的PIE5具有AIE性质并且可以在水溶液中选择性检测Pd（Ⅱ）;接入吲哚盐的PIE6可以以双通道成像活细胞的线粒体pH;引入吡啶盐的PIE7可以染色活细胞的线粒体;PIE6和PIE7在各种溶液中都具有较大的Stokes位移。（四）以苯并咪唑作为荧光团,合成了一个小分子荧光探针BISEI。该探针具有大Stokes位移、高荧光量子产率和优异的光稳定性。由于其优异的性能,探针BISEI被成功地用于癌细胞、组织和斑马鱼的线粒体和DNA成像。探针的活细胞成像显示了线粒体网状结构的分布,而在固定细胞中探针则聚集在细胞核;在组织成像中,三维成像结果显示组织中细胞核的分布;在活体成像中,探针在斑马鱼的胸部显示出非常强烈的红色荧光。