第一章:简述了荧光产生的机理及荧光探针的识别机理,并对Al³⁺和pH荧光探针的研究进展进行了综述。第二章:通过简单的一步反应合成了可用于识别检测Al³⁺的新型席夫碱类荧光探针N-（2,5-二羟基苯亚甲基）吡啶-2-甲酰肼（L）。探针L与Al³⁺结合后,溶液颜色由无色变为黄色,同时在533 nm处的荧光强度增强,能够识别检测Al³⁺,检出限为7.27×10^-77 M。通过核磁和质谱表征确定了其结合模式。进一步将探针L应用于细胞内Al³⁺成像分析。第三章:以罗丹明B为荧光团母体结构,引入吗啉环为溶酶体靶向基团,设计合成了新型席夫碱类Al³⁺荧光探针RM,用于溶酶体靶向Al³⁺成像分析。探针与Al³⁺络合后,578 nm处的荧光显著增强,且与Al³⁺浓度在40-100μM范围内呈现良好的线性关系。共定位成像实验证实了探针RM与商品化绿色溶酶体选择性染料的共染色荧光成像,并首次成功实现溶酶体内Al³⁺特异性荧光成像分析。第四章:选择1,8-萘二甲酰亚胺衍生物为荧光团母体结构,引入哌嗪环作为pH响应位点,基于PET机理设计合成了pH荧光探针BPN。探针在526 nm处的荧光强度表现出明显的pH依赖增强,且具有较大的Stokes位移（136 nm）。同时,探针具有高选择性、良好的水溶性、低毒性及其pK_a（6.69）和pH响应线性范围（6.4-8.0）,非常适宜于细胞质基质范围内pH荧光成像。HeLa细胞成像实验表明,探针成功实现药物刺激细胞质基质内pH波动的实时原位可视化荧光成像。