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随着荧光成像技术的发展，小分子荧光探针在生物分子实时、可视化监测以及荧光成像等领域的应用受到广泛关注。细胞、组织或生物体内组成复杂，含量较低目标分子的选择性检测方法及分析结果可能会受到共存组分的干扰。发展具有靶向作用、光学性能优良（如更长的发射波长、更高的信噪比）的荧光探针是提高探针对目标分子选择性和检测灵敏度的关键。本文以极性敏感的香豆素为荧光团，设计合成了几类荧光探针用于对生物分子如蛋白质、亚硫酸盐的检测: (1)通过在极性敏感香豆素荧光团上共价键合靶向基团-生物素，设计合成了两个荧光增强型探针SPS1和SPS2，用于对亲和素(AV)及链霉亲和素(SA)的特异性分析。其中探针SPS2对SA和AV具有较高的选择性和检测灵敏度（对两种蛋白的检测限为3nM），其它蛋白质包括高浓度的血清白蛋白对检测几乎没有影响。在磷酸盐缓冲体系(PBS)中，SPS2与SA/AV作用后进入到蛋白质的疏水空腔，导致体系的荧光显著增强（＞6倍），且发射峰显著蓝移(～30 nm)。探针SPS2还可以用于对生物素受体过度表达的HeLa细胞进行荧光成像。 (2)基于SA/AV结构的微小差别，设计合成了两个分别用于对SA和AV选择性检测的荧光探针SPS3和SPS4。探针SPS3对SA具有较强的光谱响应，而对AV几乎没有响应。SA的存在，限制了SPS3分子内的TICT过程，使得体系的最大发射波长由620nm蓝移至560nm，且其在560nm处的荧光强度增加了20倍。探针SPS4对上述两种蛋白质的光谱响应与SPS3完全相反:AV的存在，使得SPS4的最大发射波长蓝移10nm，荧光强度最大增加了10倍;而SA的加入对SPS4的光谱只有微小的影响。共聚焦荧光成像结果表明，SPS3能成功区分含生物素受体过度表达的癌细胞和生物素受体低表达的细胞。 (3)以2，4-二硝基苯磺酰胺为巯基受体、生物素为靶向基团，设计、合成了一种反应型探针SQ用于对癌细胞表面巯基蛋白成像。该探针与巯基蛋白发生亲核取代反应后，分子内的光致电子转移(PET)过程被抑制，反应后的探针分子通过疏水作用进入蛋白质的疏水空腔，使得体系的荧光显著增加(170倍)，且发射波长蓝移70nm。相同条件下，小分子硫醇（如半胱氨酸、高半胱氨酸和谷胱甘肽）及不含巯基的蛋白质对探针SQ的光谱基本没有影响。借助生物素的靶向作用，该探针可用于对生物素受体高表达的HeLa细胞表面巯基蛋白的荧光成像，而对生物素受体低表达的Wi38细胞几乎不具有荧光响应。 (4)以香豆素为荧光母体，二氧硼己烷为反应基团，设计合成了一个反应型探针CBF，用于对人血清白蛋白(HSA)和牛血清白蛋白(BSA)的特异性检测。HSA和BSA的存在，使得溶液的颜色由紫色变为黄色，且荧光强度最大增强500～1000倍。共聚焦荧光成像结果表明，癌细胞内血清白蛋白的含量比正常细胞高。 (5)基于亚硫酸盐与α，β-不饱和酮间较强的亲核加成作用，设计合成了一个比率型亚硫酸盐荧光探针。共轭体系的延长，提高了亚硫酸盐对探针的亲核加成速率，并使得探针的吸收和发射光谱红移。在CTAB-PBS体系中，探针与亚硫酸盐反应后，溶液由橙色变为黄色，荧光由红色变成蓝绿色。利用探针在488nm和630nm处荧光强度的比值(I488/I630)对亚硫酸盐进行定量检测，检测限低至0.23μM。利用加标回收法，测试了实际样品（白葡萄酒、白糖）中亚硫酸盐的含量，测试结果与文献报道值接近。