活性氧是生命中不可或缺的重要物质,是体内与氧代谢相关的活泼含氧物质的总称,主要包括次氯酸、过氧化氢、超氧阴离子、单线态氧等。生理浓度的活性氧对于支撑细胞生命周期、抵御清除有害物质具有重要意义,但过量的活性氧则会引起细胞氧化损伤进而凋亡。次氯酸(HOCl)作为一种典型的活性氧,在抗癌药物或致病因子诱导的氧化应激过程中起着关键作用,越来越多HOCl的检测方法相继面世,例如化学反应法、电分析法、色谱法和荧光法等。相比于其他方法,荧光探针具有简单、便捷、高效等优点。因此,开发一种专一性高效检测HOCl的方法仍然是一项艰巨的挑战。本文工作具体内容如下:1.近年来,以N,N-二甲基硫代氨基甲酸酯为识别基团的HOCl荧光探针,因具有高选择性、超灵敏性等优点受到广泛关注,但是其检测机理尚未被深入研究。本论文通过替换氧、硫原子对该识别基团进行结构改造,构建出候选探针A、B和C。通过研究氧、硫原子对识别基团检测活性的影响,系统研究这一类识别基团的检测机制。研究结果表明,识别基团中含有S原子(B、C)时才会对HOCl有响应,并且S原子处在双键位置时(C)检测活性最高。基于此,以苯并噻唑衍生物为荧光团拓展了3个新型HOCl荧光探针CS1、CS2和CS3。这些探针均具有高选择性和超灵敏性,检测限均低至纳摩尔级别(<23 nM),能够实现秒级检测(<10 s)。其中,探针CS3还具有线粒体靶向功能,皮尔森系数高达0.95。基于以上优异的检测性质,CS1、CS2和CS3均被成功应用于活细胞内源性和外源性HOCl成像,同时CS3还被成功应用于活体线虫中外源性HOCl的检测。此外,本文通过溶剂挥发法得到了所有探针的单晶结构。2.本论文以苯并噻唑为母体,设计开发出HOCl双模式荧光探针CD。该探针具有高选择、超灵敏、双模式检测不同浓度范围HOCl的能力。探针以开关型模式检测生理相关浓度范围HOCl(纳摩尔级别),检测限为18 nM;以比率型模式检测高危致病浓度范围HOCl(微摩尔级别),检测限为0.47μM。将探针CD和商业化线粒体染料共孵育后,皮尔森系数为0.90,表明探针具有线粒体靶向功能。基于以上优良的响应性质,CD不仅被成功应用于活细胞内源性和外源性HOCl的检测,还被应用于检测小鼠内源性HOCl。此外,借助于CD,实现了抗癌药物(伊利司莫)诱导HepG2细胞氧化应激过程的可视化成像,同时首次发现吴茱萸碱衍生物也具有诱导癌细胞氧化应激产生HOCl的能力。