近些年来,由于生物成像设备不断得到更新和分子成像技术取得新的进展,体内荧光成像领域取得了很大的进步。目前在各类的技术中,荧光定量方法凭借其高灵敏度,非破坏性的快速分析等优点,可以做到在体内实时原位检测。它们有很好的细胞渗透性功能和对生物目标快速的响应速度,这对于体内检测和细胞成像是非常重要的。在生化研究方面,双光子技术目前已经成为一种新颖和富有创造力的工具。其具有降低活细胞和组织中的背景荧光,减少生物样品的光损伤,以及光漂白现象,提供更好的三维空间定位,并增加渗透深度等功能,因此双光子技术具有很好的应用前景,尤其是在对生物体系微环境的检测方面,相对于单光子技术和其他检测手段,具有其独特的优势。生物体的微环境因素主要包括极性、粘度、温度、pH、氧含量、酸性介质等。在众多的微环境参数中,极性占有很重要的地位。在细胞层面上,极性是一系列复杂机制的反馈形式,这些机制是细胞自身在特定的领域长期建立起来,用来维护其正常功能的运转。这些领域包括功能蛋白质的空间排列,蛋白质的组成过程,例如分化,局部膜生长,免疫激活反应,定向细胞迁移和矢量运输,所以极性的异常变化是与疾病密切相关的。例如糖尿病和肝硬化的发生均与其异常改变有直接关系,因此尝试采用双光子技术来检测极性很有现实意义。溶酶体是细胞的垃圾处理“工厂”,由于其内环境是酸性介质,其中含有50多种水解酶,因此可以对细胞在代谢过程中产生的垃圾进行降解处理。目前学术界对溶酶体已经有了全新的认识,现在普遍认为溶酶体不仅仅是起到降解的功能,更是细胞稳态和适应压力的关键调节器。最近的证据表明,溶酶体在细胞内的分布影响调节细胞,以响应各种刺激,这种调节机制的改变与各种病症的发生有很大的关系。在这其中,极性对其功能的发挥有很大的影响,目前学术界对溶酶体的极性的研究并不多,挖掘背后的科学价值势在必行。本文选取了萘酰亚胺作为荧光团,在此基础上引入双光子基团,根据其具有溶质变色效应的特点,设计出了两种新型的双光子极性荧光探针Lyso-NA和Lyso-NB,探针都是经过Sonogashira偶联反应生成得到.采用核磁氢谱、碳谱以及质谱等手段对其结构进行了确认。针对探针的结构特点,首先对其在各种溶剂中的行为变化设计相关的实验,随后模拟生物体的内环境进行体外实验,采用的方式是研究探针在混合溶剂体系中的行为变化,结果均与设计思想完美契合。进一步开展探针在生物体中的应用试验,通过细胞毒性测试、溶酶体共定位、生物荧光成像等一系列实验,均得到了符合预期的实验结果。从结论上肯定了设计的原理正确性,同时丰富了对溶酶体微环境因素极性的研究,进一步填补了这方面研究的空白。通过在萘二酰亚胺的酰胺氮原子上引入定位基团二乙氨基吗啉,4号位上接入强供电子基团4-甲氧基苯乙炔,合成得到探针Lyso-NA,在探针Lyso-NA分子结构中,4-甲氧基苯乙炔作为给体(D),二乙氨基吗啉作为受体(A),协同构成了一个典型的D-π-A结构。通过与上述一致的实验方式对探针Lyso-NA分子进行测试,发现其是一个优秀的双光子极性探针。值得一提的是,以萘酰亚胺为荧光团,主要是利用其荧光量子产率高、生物毒性低、具有良好的双光子性能等特点,更加有利于设计出优良的双光子极性探针,便于在生物体中的应用研究。通过在萘二酰亚胺的酰胺氮原子上引入定位基团二乙氨基吗啉,4号位上接入供电子基团4-羟基苯乙炔,增大体系的共轭面积,形成一种经典推拉电子体系,设计出了探针Lyso-NB分子。在探针Lyso-NB分子结构中,4-羟基苯乙炔作为给体(D),二乙氨基吗啉作为受体(A),协同构成了一个典型的D-π-A结构,使其在结构上具有双光子诱导荧光的性质,并且通过相应的实验得到了肯定。通过对其在不同大小的极性溶剂以及甲醇-四氢呋喃混合体系中的光学数据进行分析,以及进一步通过如溶酶体共定位等实验,说明了探针Lyso-NB分子可以很好的定位于溶酶体中,并且对溶酶体中极性的变化有着很好的响应,可以实现对其变化的追踪。