腺苷-5’-三磷酸盐(ATP)是细胞体内重要的生命物质,同时也是一种肿瘤标记物,对其快速及灵敏识别具有重要研究意义。指示剂置换法(IDA)由于合成简单、高灵敏性和高选择性等优点,近期引起人们关注。本论文设计合成出系列两亲性吡啶鎓阴离子受体,以阴离子染料荧光素钠(UD)为指示剂,通过调节“受体/UD”纳米聚集体中UD的组装和释放,来达到检测ATP目的。通过荧光发射光谱、紫外吸收光谱、粒径尺寸分布、生物成像等方法研究了聚集体对ATP的识别机理及生物应用。1.合成了含萘间隔基两亲性吡啶鎓化合物2-1,基于IDA用于ATP的识别。该受体与UD作用可自组装为不发光的纳米聚集体2-1/UD。当加入ATP后发生2-1/UD+ATP→2-1/ATP+UD置换反应而使其荧光恢复。2-1/UD对ATP表现出很好的荧光选择性与灵敏性识别,且成功用于细胞及线虫体内ATP识别。2.报道了以苯环及吡啶为间隔基两亲性吡啶鎓受体3-1和3-2,两受体都可与UD结合形成非荧光的纳米聚集体3-1/UD和3-2/UD。基于IDA原理,3-1/UD对多数三磷酸核苷磷酸如ATP、鸟苷-5’-三磷酸盐(GTP)、UTP等都有很好的荧光增强响应,而3-2/UD仅对GTP有高效专一性识别。同时,研究了聚集体3-1/UD和3-2/UD的细胞成像及细胞内识别ATP与GTP。3.设计并合成了两亲性聚合物受体4-1～4-3,该受体可以与UD结合成非荧光的纳米聚集体4-n/UD(n=1、2、3)。通过调节UD从4-n/UD纳米聚集体的组装和释放,来达到检测ATP的目的。与4-2/UD、4-3/UD相比,4-1/UD对ATP的检测更高效、灵敏。三个探针检测ATP效果的差异证明了疏水性烷基链和酰胺的必要性。同时,与其对应的单体NPY-n相比,显示出聚合物加强作用位点的优势。4-1/UD在活细胞中对ATP的荧光成像证明了 4-1/UD作为生物分析的分子工具的实用性。