荧光探针是指一类可以与特定分子、离子、蛋白质或核酸相互作用,并改变其荧光性质,使其能够达到检测目的的化合物。相较于传统方法,其具有操作简单,灵敏度高,选择性高等优点,在生物化学,生理学,医学检测等多个领域得到广泛应用。半胱氨酸是生物体内重要的含巯基氨基酸,在各类生物反应与生命进程中扮演着重要的角色。其浓度异常与冠心病,肝损伤,阿尔茨海默病和帕金森病等均联系密切。因此开发便捷的工具对Cys在细胞以及生物体内进行检测与追踪,对临床诊断以及生化机制研究都具有重要的意义。本文第二章设计合成了一种新型半胱氨酸传感器Cys W-1,它通过苯并噻唑和NBD两个荧光团的裂解反应对Cys进行检测,该检测体系在455 nm与565 nm处均有较强的荧光发射。该荧光探针表现出的优点包括对Cys的高度灵敏性与高选择性,和在He La细胞与L02上的细胞实验中表现的低生物毒性。通过对激发波长,电压,反应时间等各项参数进行优化,使得该探针可以在特定条件下生成稳定的白光发射系统。该研究的意义在于,荧光探针Cys W-1不仅能在各类环境中对Cys的浓度进行检测,而且其体系在特定检测条件下,叠加产生的白色荧光,为相关疾病的诊断,预防提供了更有价值的诊断工具,探索了构建荧光系统更多的可能性。本文第三章设计合成了ISOPH系列化合物,通过引入邻位基团,来实现典型Cys荧光探针的荧光增强和发射红移的双功能优化。这一策略,成功在荧光探针ISOPH-2上实现,相关荧光性质以这种较为简单,具有泛用性的方式得到优化。ISOPH-2的荧光性质优越,包括荧光体系在24 h内不衰减的荧光稳定性,p H=7.0-9.0的较广泛应用环境,很好的生物相容性,LOD=0.072μM的高灵敏度以及对Cys的高选择性。同时,该荧光探针也在活体细胞与线虫上成功进行了成像应用。这一策略打破了发射红移与荧光强度之间此消彼长的关系,为荧光团的开发以及目标机制的设计提供了一定的参考价值。总之,本研究基于多种荧光团,基于Cys荧光探针完成了两项工作,为开发新型Cys荧光探针提供了结构设计参考与策略基础。也为Cys新型荧光探针的开发提供了新的研究思路,具有广阔的应用前景。