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聚集诱导型有机荧光探针作为荧光探针的一个重要研究分支,在化学传感、生物成像、疾病诊断等方面具有明显优势,人们的关注程度逐年提高,现在已经成为化学、生物学科的交叉研究领域和热门研究领域,但如何设计简单的分子探针并并使其具有优异的光学性质和识别能力,仍然是一个挑战。本论文主要设计了一系列具有聚集诱导性质的新型有机荧光探针,这些探针分子都具有很高的发光效率。我们在探针分子上引入了不同的识别基团,或者引入了其他的荧光淬灭材料,实现了目标物质的检测或成像,并且有效降低了背景噪音,提高了检测的灵敏度和选择性。具体内容包括:1.9,10-二苯乙烯基蒽衍生物小分子荧光探针的制备和重金属离子检测设计合成了一种带有胸腺嘧啶的9,10-二苯乙烯基蒽（DSA）衍生物DSA-T2,研究了其聚集诱导发光（AIE）性质。在良溶剂乙腈中,DSA-T2几乎没有荧光,在溶剂中加入汞离子可以与DSA-T2发生配位作用,这会限制DSA-T2的分子内单键旋转,减少非辐射跃迁的发生,溶液会呈现很强的荧光信号。而其他金属阳离子与荧光探针没有协同作用,溶液不发光。这种小分子荧光探针制备简单,灵敏度高,选择性好。另外,利用了另一种带有季铵盐的小分子荧光探针DSAI实现银离子检测。DSAI主要通过静电作用力和疏水作用力与DNA结合,并聚集在DNA链上,发出很强的荧光。实验选取了一种银离子的核酸适配体（DNA单链）,使DSAI聚集在核酸适配体表面发出荧光,溶液中加入银离子后,核酸适配体改变构象,形成一种U型结构,进一步增强DSAI的发光强度。这时再加入核酸酶S1,不能够酶解这种特殊结构的核酸适配体,荧光没有变化。而其他的金属阳离子不能改变核酸适配体构象,核酸酶S1会使核酸适配体被水解成碎片,不能诱导DSAI聚集,溶液荧光基本消失。这种荧光探针选择性好、灵敏度高、有很好的荧光线性关系,实现了点亮型非标记的重金属检测。2.基于9,10-二苯乙烯基蒽衍生物荧光探针及水溶性碳纳米管的生物传感器由于DSAI分子可以聚集在DNA上产生荧光,在这一基础上,利用DSAI作为荧光探针,核酸适配体作为识别物质,水溶性碳纳米管作为荧光淬灭材料,设计了一种检测ATP的生物传感器。水溶性碳纳米管可以通过氢键和疏水作用力吸附核酸适配体,使其缠结在表面,这时聚集在核酸适配体上的DSAI分子的荧光被碳纳米管淬灭,溶液不发光。加入ATP后,核酸适配体与ATP相互作用,这一作用力比较强,使核酸适配体脱离碳纳米管表面,DSAI也随之脱离,溶液荧光增强。这种生物传感器实现了ATP特异性检测,是一种操作简单的点亮型非标记传感器。另外,研究了DSAI与双链DNA的相互作用力,主要表现为嵌插作用。基于这一研究结果,利用DSAI作为荧光探针,水溶性碳纳米管作为选择性平台和荧光淬灭材料,设计了一种单核苷酸多态性（SNP）光学传感器。完全互补的双链DNA与DSAI分子嵌插作用强、结合紧密,加入水溶性碳纳米管不会吸附以嵌插作用与DNA结合的DSAI分子,溶液荧光减弱程度不大。对于单碱基错配的双链DNA,其与DSAI分子之间的嵌插作用较弱、结合松散,水溶性碳纳米管会吸附一部分以静电力或疏水力结合在DNA表面的DSAI分子,溶液荧光减弱程度增大,这样就会区分出单碱基错配的双链DNA。这是一种非标记SNP生物传感器,操作简单,普适性好,具有明显优势。3.四苯乙烯适配体生物探针的制备和细胞因子的生物成像设计合成了一种核酸适配体修饰的四苯乙烯（TPE）衍生物荧光探针,并进行了活细胞内细胞因子干扰素-gamma（IFN-gamma）的生物成像。利用点击反应把TPE分子以共价键连接到核酸适配体末端,得到水溶性荧光探针,这种探针会结合IFN-gamma后,发出红色荧光,有利于细胞成像。首先利用正常细胞BV2进行标记,由于其中基本没有IFN-gamma,看不到红色荧光。如果向BV2细胞中注入少量IFN-gamma共培养,则可以看到被红色荧光探针标记的活细胞。为进一步证明实验的准确性,选取干扰素含量相对较高的T细胞（PBMC）进行标记,可以看到细胞质中明显的红色荧光,并且利用没有修饰核酸适配体的TPE分子进行对比实验,结果显示T细胞未被标记。因此这种生物适配体探针具有很好的选择性和灵敏性,适合标记细胞中含量偏低的细胞因子。4.近红外荧光磁性纳米粒子的制备和细胞因子的生物成像设计制备了一种近红外、强磁性、可降解的荧光纳米粒子Fe3O4/DSACN@PLGA/anti-VEGF NPs。这种纳米粒子以聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）作为壳层结构,包覆了油酸修饰的磁性Fe3O4纳米粒子和油溶性聚集诱导型荧光分子DSA-CN,纳米粒子外围修饰了血管内皮生长因子抗体（anti-VEGF）,可以特异性结合VEGF-A。聚集态的DSA-CN分子荧光不会完全被Fe3O4淬灭,使这种纳米粒子具有荧光及磁成像的功能。VEGF-A在癌细胞中含量很高,修饰了其抗体的纳米粒子可以通过识别VEGF-A来标记癌细胞。另外,在Fe3O4近红外光照射下会放出热量,一定程度上可以杀死癌细胞。这种荧光磁性纳米粒子的壳层PLGA可以生物降解,具有很好的生物相容性。实验选取了两种癌细胞进行标记,一种为结肠癌细胞HCT116,另一种为淋巴瘤细胞Raji。实验表明,Raji细胞的标记效率高于HCT116细胞,这是由于Raji细胞的VEGF-A含量高。用含有少量VEGF-A的BV2进行对比实验,发现BV2未被标记,说明这种荧光纳米粒子对于VEGF-A有很好的选择性。这种近红外荧光磁性纳米粒子选择性好、灵敏度高、易于制备、毒性低、生物相容性好,并且有很好的生物降解能力,在生物成像方面具有很好的应用前景。