小分子荧光成像由于具有最小的干扰性已成为研究活细胞及活体组织中的各种生理过程的重要策略。与单光子成像相比,双光子荧光成像技术因其穿透组织能力强、分辨率高、背景荧光小、毒性低等优点被广泛地应用于生物成像的研究。为了在活体内获得高亮度双光子荧光成像,需要双光子荧光团具有大的双光子活性吸收截面积。一般来说,分子内电荷转移效率提高和共轭结构扩大都有利于增大荧光团双光子活性吸收截面积。然而增大共轭结构或者增强荧光团内部电子推拉效应会造成荧光团生物相容性减弱、毒性增强,并且在生理条件下,会发生荧光淬灭效应,因此限制了荧光团在双光子活体成像中的应用。基于此,本课题研究的工作内容如下:1、以香豆素醛、邻氨基苯甲酰胺为原料,设计合成了一种新颖香豆素喹唑啉酮化合物(CQ),该化合物具有很好的双光子吸收,在PBS缓冲溶液中,具有大的双光子活性吸收截面积((37)?max=299 GM,(37)?max/MW=0.83)。其次,通过光谱研究、核磁共振、细胞成像等实验证实了喹唑啉酮基团与香豆素基团之间会形成分子内氢键,这种结构增大了分子共平面性,可显著提高化合物CQ的双光子荧光成像的亮度,因此该化合物CQ可以作为一个荧光团,应用到双光子细胞成像研究中。2、对双光子化合物(CQ)进行合理的修饰,以双光子化合物(CQ)、对硝基卞溴为原料,进一步合成了探针4-(对硝基苄氧基)2-(7-二乙氨基-香豆素-3-基)-喹唑啉(NBCQ),对其进行了结构表征、光谱性质、检出限、细胞毒性的研究,结果表明该化合物可作为选择性的检测硝基还原酶“turn-on”荧光探针,通过双光子共聚焦细胞成像来检测正常氧气和缺氧条件下细胞线粒体中的内源性硝基还原酶(NTR)活性。总之,我们合成的荧光团CQ为开发新的荧光探针作为生物系统分子工具提供重要的参考价值。