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近年来，小分子荧光探针由于其高灵敏度和高时空分辨率而备受关注，是生物检测和成像的重要工具之一。其中，七甲川菁类作为典型的近红外荧光染料，因其优异的光物理性质、良好的生物相容性和低毒性而广泛应用于小分子荧光探针的设计。在分子识别和特定有机反应的帮助下，菁类染料的研究在过去的几十年里蓬勃发展，其中功能性的菁染料对特定的分析物具有良好选择性。本论文以七甲川花菁为荧光团，通过修饰不同的识别基团改变其共轭聚甲炔π-电子体系，设计了以下三种近红外比率型荧光探针：
（1）在Cy-O的氧原子上引入一个磷酸基团得到具有线粒体特异性的近红外比率型荧光探针Cy-OP，用于高灵敏度和选择性识别碱性磷酸酶（ALP）。经过ALP处理后，探针Cy-OP表现出优异的识别性能，如选择性高、灵敏度好（检测限低至0.16mU/mL）、响应时间短（30分钟内）和低荧光背景下大的发射峰位移。此外，酶残留物的发射比（I616nm/I766nm）有利于其在复杂生物系统中的应用。因此，探针Cy-OP成功应用于活细胞中ALP的检测和荧光定位。
（2）设计合成了一例基于七甲川花菁的近红外比率型荧光探针Cy-tyr用于对酪氨酸酶（TYR）活性的检测。当TYR作用于探针Cy-tyr时，探针上的酚羟基在氧气存在下被氧化成邻苯醌，生成的酶促产物有很强的H-聚集趋势。该探针与TYT作用最大吸收从630nm蓝移至516nm，并伴随着760nm处近红外发射减弱，在560nm处出现新的红色荧光。该荧光探针具有良好的信噪比，对TYR活性具有较高的灵敏度，其LOD为0.02U·mL-1。此外，该探针已成功地应用于B16细胞和其他TYR低表达的细胞中内源性TYR活性的成像，结果显示探针Cy-tyr在TYR低表达的细胞中完全没有噪声。
（3）将谷胱甘肽修饰到七甲川花菁上作为谷氨酰转移酶（GGT）的酶切位点，研制了一例可用于GGT活性检测的近红外比率型荧光探针Cy-GGT。探针Cy-GGT具有良好的水溶性，向其水溶液中加入GGT，可使其荧光发射波长由808nm蓝移至616nm（发射位移192nm）。该比率型探针对GGT活性检测表现出极高的灵敏度(检出限为0.02mU/mL)和选择性，并且成功地用于活细胞内和动物体中GGT活性检测与荧光成像，而且能够有效地区分肿瘤细胞和正常细胞，有望对相关癌症的早期诊断与治疗发挥积极作用。
（1）在Cy-O的氧原子上引入一个磷酸基团得到具有线粒体特异性的近红外比率型荧光探针Cy-OP，用于高灵敏度和选择性识别碱性磷酸酶（ALP）。经过ALP处理后，探针Cy-OP表现出优异的识别性能，如选择性高、灵敏度好（检测限低至0.16mU/mL）、响应时间短（30分钟内）和低荧光背景下大的发射峰位移。此外，酶残留物的发射比（I616nm/I766nm）有利于其在复杂生物系统中的应用。因此，探针Cy-OP成功应用于活细胞中ALP的检测和荧光定位。
（2）设计合成了一例基于七甲川花菁的近红外比率型荧光探针Cy-tyr用于对酪氨酸酶（TYR）活性的检测。当TYR作用于探针Cy-tyr时，探针上的酚羟基在氧气存在下被氧化成邻苯醌，生成的酶促产物有很强的H-聚集趋势。该探针与TYT作用最大吸收从630nm蓝移至516nm，并伴随着760nm处近红外发射减弱，在560nm处出现新的红色荧光。该荧光探针具有良好的信噪比，对TYR活性具有较高的灵敏度，其LOD为0.02U·mL-1。此外，该探针已成功地应用于B16细胞和其他TYR低表达的细胞中内源性TYR活性的成像，结果显示探针Cy-tyr在TYR低表达的细胞中完全没有噪声。
（3）将谷胱甘肽修饰到七甲川花菁上作为谷氨酰转移酶（GGT）的酶切位点，研制了一例可用于GGT活性检测的近红外比率型荧光探针Cy-GGT。探针Cy-GGT具有良好的水溶性，向其水溶液中加入GGT，可使其荧光发射波长由808nm蓝移至616nm（发射位移192nm）。该比率型探针对GGT活性检测表现出极高的灵敏度(检出限为0.02mU/mL)和选择性，并且成功地用于活细胞内和动物体中GGT活性检测与荧光成像，而且能够有效地区分肿瘤细胞和正常细胞，有望对相关癌症的早期诊断与治疗发挥积极作用。