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一氧化氮是一种内源性生物活性小分子，在生物体各个系统中发挥着重要作用，尤其是在心血管系统、神经系统和免疫系统中。但过量的一氧化氮则与多种疾病的发生和发展密切相关。因此，深刻理解一氧化氮的生理病理机制，对疾病的预防、诊断和治疗具有重要意义。在一氧化氮的相关研究中，常需用到外源性一氧化氮作为阳性对照。然而，一氧化氮气体性质活泼，难以处理，使用不便。一氧化氮供体作为一氧化氮的载体而被广泛应用。由于一氧化氮的作用效果与其局部浓度和释放位点息息相关，开发原位可控释放及原位实时检测的一氧化氮供体将对一氧化氮的生理病理研究提供重要工具。本文针对可控释放、实时检测的一氧化氮供体及亚硝基作为光保护基团进行化学生物学应用研究。 本文基于课题组前期工作，开发了一类以N-亚硝基罗丹明为母核的光控光计量一氧化氮供体(NOD)。该系列供体可在绿光照射下释放一氧化氮，并同时生成罗丹明染料，给出显著增强的荧光信号。这不仅实现了一氧化氮释放量与荧光信号的定量关系，还可通过荧光显微镜对一氧化氮的释放位点和释放速率进行高时空影像跟踪。在细胞体系中验证了该系列染料的可控释放及可实时检测特性，并在抑制干细胞迁移、抑制血小板凝集及抗菌体系中进行了应用，验证了其普适性。 本文开发了一类N，N’-二亚硝基罗丹明光激活染料(NOR)，可用于线粒体、溶酶体等亚细胞器的光激活定位成像，还可对线粒体的动态变化进行实时分析。NOR系列光激活染料本身没有荧光信号，在紫外光照射下，离去亚硝基生成一氧化氮和罗丹明染料;再在绿光照射下发出荧光进行成像。亚硝基作为光保护基团，生成的一氧化氮具有体积小、毒性小、无色、易扩散等优势，且为研究一氧化氮的细胞活性提供了强有力的工具。 本文还旨在开发一类近红外光控释放的一氧化氮供体，以实现更深组织的可控释放和光学成像。因此，在本课题组近红外染料ECX和ECY的基础上，开发了一个该类供体的近红外染料母核ECH，并对ECH进行了光化学性质测试。这不仅对EC系列染料的构效关系研究提供了例证，也为近控外光控一氧化氮供体的开发打下了基础。