硝基还原酶（NTR）在辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）或烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）作用下,可以进行芳香族硝基化合物的还原,是一种具有还原作用的内源性黄素蛋白酶。硝基还原酶广泛存在于大肠杆菌和哺乳动物的脑组织、肾组织、肺组织、心脏组织中,并且与生物体的实体肿瘤密切相关,其在缺氧状态的肿瘤细胞中会过高表达,如缺氧宫颈癌细胞（Hela）、腺癌人类肺泡基底上皮细胞（A549）、乳腺癌细胞（MCF-7）等。因此,测定生物体系中的硝基还原酶对进一步了解其生物体的功能非常重要的。目前发展较为成熟的检测硝基还原酶的方法是荧光分析法,即设计合成荧光探针。但是,目前大多数硝基还原酶荧光探针存在反应时间较长,激发和发射波长较短等问题,因此,需要设计合成一种具有特异选择性、高灵敏度、响应时间短、激发和发射波长均大于650nm的硝基还原酶荧光探针,并将其应用于硝基还原酶的生物成像以及定量检测研究。花菁类激光染料由于其特殊的化学结构而具有很高的摩尔吸光系数以及优良的光物理和光化学性能,已经被广泛应用于硝基还原酶荧光探针的合成。本学位论文以合成一种硝基还原酶新荧光探针为研究目的,综合应用了分子识别以及分子荧光传感原理,以新吲哚菁绿（IR820）为荧光发色基团的前体化合物,以4-硝基溴化苄为荧光猝灭基团,设计合成了一种信号增强型近红外硝基还原酶新荧光探针,以硝基还原酶作为检测物质,建立了信号增强型检测硝基还原酶活性的荧光分析新方法,探讨了花菁类荧光探针对硝基还原酶响应的规律性,并进行了该荧光探针在生物成像中应用的可行性研究。本论文的研究成果为实体肿瘤组织中硝基还原酶的成像检测提供了新方法,对于近红外硝基还原酶荧光探针的合成以及生物成像分析提供了较为重要的参考资料,对生命分析化学领域的相关研究有一定的推动和促进作用。本学位论文的研究工作是在国家自然科学基金项目“以手机血糖仪为检测平台的智能传感器的研制及其在DNA过氧化损伤的量化评估中的应用”（编号21729501）资助下完成的。本硕士学位论文由三部分组成,分别是引言、研究报告、研究结论和展望,共4章。第一章为引言部分,第二章和第三章内容为研究报告部分,第四章为研究结论和展望。第一章引言,简要概述了荧光分析法的基本原理和特性、硝基还原酶的生物功能和其分析方法;详细阐述了常见荧光探针的分类和应用以及硝基还原酶荧光探针的设计合成策略和研究进展;最后介绍了本文的研究目的和研究内容。第二章为硝基还原酶荧光探针的合成方法研究。以花菁类激光染料新吲哚菁绿（IR820）和间苯二酚为反应原料,合成了一种新的近红外的荧光团,在该荧光团上引入4-硝基溴化苄作为识别基团和荧光猝灭基团,合成了一种新型近红外硝基还原酶荧光探针。对本文所合成的新荧光团和荧光探针进行了质谱鉴定,实验结果表明,所合成的两种新化合物的分子量与理论计算值一致,由此证明所设计的荧光团和荧光探针成功合成。对所合成的荧光团和荧光探针在磷酸盐缓冲液中的吸收光谱和荧光光谱进行测量。实验结果表明荧光团在λ1=623 nm,λ2=696 nm有较为明显的吸收波长,在623 nm处吸光度最大,合成的新荧光团的吸光系数为ε623=2.31 × 104L/mol·cm-1,在720nm处发出强烈荧光。合成的新荧光探针在λ1=585 nm,λ2=699nm处有较为明显的吸收,在585nm处吸光度最大,新荧光探针的吸光系数为ε585=2.10 ×104 L/mol.cm-1L,几乎无荧光。第三章为硝基还原酶荧光分析新方法研究。本论文合成的新荧光探针在磷酸盐缓冲液中在690～800 nm范围内几乎没有荧光,加入辅酶NADH和硝基还原酶后会在690～800 nm范围内产生荧光发射,其最大荧光发射波长为720 nm,基于此,本论文建立了信号增强型测定硝基还原酶浓度的近红外荧光探针分析新方法。并进一步优化了该分析方法的测量条件,包括NADH的浓度,pH,反应时间和反应温度,实验结果表明,优化的测定条件为NADH的浓度为150 μM,pH为7.40,反应时间为12 min,反应温度为37℃。该方法的线性范围0.002～1.0 μg/mL,检出限为1.0 ng/mL。该探针对于硝基还原酶的检测表现出响应时间短、灵敏度高、重现性好以及具有特异选择性,并将该探针已成功应用于缺氧肿瘤细胞内硝基还原酶的荧光成像分析,也成功应用于活体斑马鱼活体内硝基还原酶的荧光成像分析,并进行了实验验证。第四章,总结分析了本学位论文的主要研究结论以及不足之处,并对需要进一步补充和完善的方面进行了展望。