荧光染料被广泛的应用于生物领域中,成为探索生命进程必不可少的工具。随着科技的进步,靶向性追踪生物体组织结构以实现精确分析各结构的性质与特征已经成为科学家探索的热点。细胞作为真核生物体的基本结构单元,在生命进程中有着极其重要的存在价值,因此探索细胞内环境以及细胞组成结构对于分析生理过程与疾病治疗有着实际而重要的意义。而细胞核是细胞内遗传物质的存储的最大结构,控制着细胞分裂、生长、代谢、衰老等重要过程,成为医学和生物学领域研究的重点。作为构成细胞的物质基础的蛋白质,则是调节细胞生长代谢的关键结构。目前对蛋白质的研究最广泛有效的方法为蛋白靶向性荧光探针标记法,原理即通过化学合成设计出具有良好水溶性以及光稳定性能的荧光探针,连接靶向性蛋白标签,通过荧光显微成像细胞实验对亚细胞器上蛋白的进行精确定位标记。目前研究开发了种类繁多的荧光染料,其中罗丹明因其优异的光学性能以及良好的水溶性被广泛应用于细胞成像实验中。本文第二章应用罗丹明为母体设计三例靶向性标记细胞核的荧光探针,对细胞核上蛋白质进行稳定标记,以实现对细胞核的追踪和探索。合成该类荧光探针选择不对称的合成路线,增加罗丹明衍生位点并且引入光学性能优异的官能团,以增加探针的发光性质与水溶性。将这三例荧光探针应用于细胞成像实验,通过荧光显微成像技术进行分析,验证其可以稳定标记于细胞核蛋白质上。并且通过超分辨成像实验进步探索探针标记的细胞核结构与形态,可以清晰观察到目标分子标记的细胞核轮廓与结构,同时有着较高的分辨率和光学性质。本文第三章以罗丹明作为母体合成一例pKa近中性的靶向性蛋白标签的荧光探针。我们知细胞内大多数亚细胞器pH接近中性,目前报道这类近中性的pKa的荧光探针种类极少。因此本文设计一例对称结构的罗丹明母体,通过分子内质子转移实现对pKa的调控,并连接靶向性蛋白标签,以实现对中性亚细胞器的靶向性定位与pH的检测。通过细胞荧光显微成像技术验证探针可以稳定标记于中性pH环境的细胞核中,并且体外测试探针pKa=6,接近中性的pKa在细胞内多种亚细胞器检测中有着重要的应用价值。同时,探针分子可以实现超分辨成像,可以特异性的稳定定位于细胞微管结构,实现探针多功能性的靶向标记与生物应用。