在生物体不同的生命活动中,会自发产生适量的活性氧,诸如神经传递中的信号转换,免疫系统控制,细胞正常生长,机体生命化合物的合成与新陈代谢等生命活动,活性氧都发挥了极为重要的作用。而当机体内活性氧过量产生时,活性氧就会造成细胞的损坏,甚至凋亡,以及其他机体的氧化损伤。经过研究表明,人体内活性氧(ROS)是导致各种疾病产生的主要因素。而次氯酸是活性氧中含量最多并且氧化性强的一种,在机体内大部分的次氯酸会分解成次氯酸根(ClO-),因此,如何对细胞中特别是活细胞器内的次氯酸根(ClO-)的实时监测,已逐渐成为有机化学和化学生物学研究领域中极其挑战性的课题之一。近年来,荧光探针分子也经常被应用于化学传感器和分子逻辑门中。分子逻辑门是将传统上的集成电路功能实现在分子尺度上的一门新兴科学。传统意义上,以硅为材料的半导体的逻辑运算(也称为布尔运算)是通过电压的变化来实现的,超分子化学上的逻辑运算是通过客体与主体之间的相互作用、相对应的光谱信号变化,与逻辑计算过程中的输入和输出一一相对应。而荧光探针的逻辑运算是利用以化学方法合成的荧光染料作为荧光探针分子,利用荧光探针分子中的官能团对某一种物质的特定识别原理,来实现对特定物质的检测。我们设计合成了靶向到内质网的Three-input“AND型”逻辑门荧光探针NPA-CN。探针分子是以6-溴-2-萘酚为发光团及骨架,在分子结构中引入N-乙基酰胺键,以及一个强的吸电子基团丙二腈,构成了荧光分子逻辑门NPA-CN。在NPA-CN探针分子中,由于丙二腈的强吸电子和酰胺键的推电子作用,使分子中存在“推-拉”电子体系。研究发现,当环境中同时存在水、次氯酸根、和OH-时,官能团丙二腈会被氧化为醛基,既生成分子NPA-CHO。探针分子NPA-CN还具有高光稳定性,细胞低的毒性,以及良好的选择性。因此该分子探针可以成功的应用于活细胞成像以及活体成像。当荧光分子NPA-CN应用于生物成像,利用激光共聚焦显微成像技术,细胞中同时存在水、次氯酸根、和OH-时,该探针分子会发生明显的光谱变化,长波长(583 nm)荧光强度减弱,短波长(499 nm)的荧光强度增强。但是,当三输入改成单输入或者双输入时,短波长(499 nm)和长波长(583 nm)的荧光都没有明显变化,通过与商业内质网染料(ER-Tracker Red)细胞共定位成像对比,NPA-CN在糙面内质网上成像。同时在活体成像中,该探针分子可以很好用于斑马鱼的成像分析。在本工作中,通过引入新的检测机制,构建了一系列逻辑门分子探针体系,实现了NPA-CN探针分子对次氯酸根的检测。本工作报道的探针分子为监测相关疾病中内源性次氯酸根提供了一个潜在的可能。