过氧亚硝酸盐(ONOO~-)是典型的内源性活性氧(ROS)和活性氮(RNS),通常由高活性的一氧化氮(NO)和超氧阴离子(O_2~(·-))反应而产生,与其他的活性物质相比,ONOO~-具有较强的氧化性和亲核性,使其参与生物体内各种生化反应。据报道ONOO~-能够影响细胞氧化应激、炎症和免疫反应,并通过各种信号通路触发细胞死亡。因此,ONOO~-的浓度异常涉及许多疾病和病理状况,被认为是炎症、脂肪肝、糖尿病等疾病的生物标志物,探究ONOO~-在疾病相关过程中的浓度有助于诊断和评估各种疾病。近年来,荧光成像技术因其具有可实现生物样品的无创、原位、实时成像,灵敏度高、操作简单、选择性好等优点,已被广泛应用于生物学、生理学和环境科学领域的研究。到目前为止,虽然有许多用于检测ONOO~-的荧光探针被报道,但其仍然存在一些局限性:部分探针的溶解性/水溶性较差,使探针在生物应用中受限;一些探针的发射波长相对较短,不利于进行活体的原medical philosophy位实时成像;部分探针的稳定性不足,不适合生物体内长时间荧光成像。因此,开发水溶性好、长发射波长、高稳定性、高特异性检测ONOO~-的荧光探针将有助于提高疾病的诊断效率,能够为各种疾病的预防和深入理解发病机制提供更有力的帮助。在GNE-140本论文中,基于文献调研以及本课题组在荧光探针的前期工作基础上,首先我们选用试卤灵染料(Resorufin)作为荧光团,通过在识别基团吲哚-2,3-二酮衍生物引入烷基链和二乙二醇单甲醚链改善溶解性,构建水溶性好的红光荧光探针,并利用近红外BODIPY染料(BDP-NIR)与经典的ONOO~-识别基团苯硼酸频哪醇酯构建近红外荧光探针,期望探针能够通过对体内ONOO~-水平变化的检测实现对炎症、脂肪肝、糖尿病的早期诊断。在第二章中,我们利用吲哚-2,3-二酮衍生物为识别基团,在识别基团N原子上引入长的烷基链和二乙二醇单甲醚链改善溶解性,成功构建了两个特异性检测ONOO~-的荧光探针RF-IT-OC、RF-IT-EG。两个探针在体外溶液中对ONOO~-的响应进行了系统测试,结果表明探针都可以实现选择性响应ONOO~-。但是,我们发现探针RF-IT-EG具有更好的水溶性(3.2 mg/L),更快的响应速度(2 min vs 5 min)、更高的信噪比(103-fold vs 91-fold)以及更低的检测限(87 n M vs 142 n M)。另外,通过HRMS验证了探针RF-IT-EG对ONOO~-的检测机制,同时,也通过密度泛函理论(DFT)验证了探针RF-IT-EG的荧光淬灭是由于阻止了ICT过程导致的。此外,探针RF-IT-EG具有较低的细胞毒性,可以用于检测细胞内源性ONOO~-的产生。更重要的是,探针RF-IT-EG可以快速监测到LPS刺激的小鼠腿部炎症中ONOO~-的产生,说明了探针可以实现早期炎症的诊断。在第三章中,为进一步延长探针的发射波长,我们选用了结构易修饰的BODIPY染料作为荧光团,在BODIPY母核上引入并环结构,利用经典的ONOO~-识别基团苯硼酸频哪醇酯构建了具有近红外发射波长的荧光探针BDP-NIR-Py~+,并在体外溶液中对其检测ONOO~-的性能进行了系统测试。与第二章中基于试卤灵染料构建的荧光探针RF-IT-OC、RF-IT-EG相比Decitabine较,探针BDP-NIR-Py~+具有更长的发射波长(661 nm vs 590nm)和更快的响应速度(60 s vs 120 s)。此外,探针BDP-NIR-Py~+可以快速且特异性检测细胞和斑马鱼中内/外源性ONOO~-的水平变化。更重要的是,我们发现探针与ONOO~-反应后染料BDP-NIR可以靶向脂滴(LDs),并且可以精准地跟踪LDs的动态变化以及3D成像,并能可视化成像不同阶段NAFLD中ONOO~-水平的变化。与血清标志物检测和组织切片染色检测相比,探针BDP-NIR-Py~+双参数分析方法在早期非酒精性脂肪肝(NAFLD)诊断具有明显优势。同时,探针BDP-NIR-Py~+可以利用ONOO~-水平升高引起的荧光强度增强来诊断和评估Ⅰ型和Ⅱ型糖尿病。