由于具有特殊而优秀的荧光性质,绿色荧光蛋白（GFP）在生物医学领域有着普遍的应用。采用化学方法合成的GFP生色团衍生物因为缺少β-筒状结构对生色团自由转动的限制,其荧光强度比生物方法合成的GFP降低了4个数量级。因此,如何师法自然,增强化学方法合成的GFP生色团的荧光性能,扩展其在生物医学领域的应用,仍然是一个具有挑战性的难题。本课题设计并合成了基于GFP生色团的不同结构的荧光分子,并进行了生物成像研究。本论文包括以下三个部分的研究工作:1.基于分子设计,对GFP的生色团分子进行了结构改性,合成了一系列基于不同共轭基团的生色团二聚体,进一步对这些二聚体的结构和荧光性质进行了表征,研究了共轭效应和溶剂效应对其荧光性质的影响。研究结果表明:合成生色团二聚体具有溶剂化荧光变色性质;2.基于载体设计,受GFP发光原理的启发,将具有自受限效应的GFP生色团衍生物（GA）接枝到由聚乙二醇（PEG）和不同链长的温敏性聚合物聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）构成的两亲性聚合物中,合成了荧光基团GA分别位于聚合物中间和末端的两类仿生荧光聚合物PEG-GA-PNIPAM和PEG-PNIPAM-GA。能够通过温度的调节改变来仿生荧光聚合物的自组装行为,并调控荧光强度的变化。对这类材料进行了详细的结构表征和荧光性能表征,研究结果表明:PEG-GA-PNIPAM与PEG-PNIPAM-GA在水中和四氢呋喃中具有不同的荧光性质;3.在L929细胞和MCF-7细胞中研究了PEG-GA-PNIPAM和PEG-PNIPAM-GA的荧光性能。研究结果表明:与PEG-GA-PNIPAM相比,PEG-PNIPAM-GA在MCF-7细胞中荧光显著增强,并且主要分布在细胞质中。与荧光染料Cell Tracker^TM Red CMTPX相比,PEG-PNIPAM₇₄-GA在含10%胎牛血清的DMEM培养基中更容易进入L929细胞和MCF-7细胞,PEG-PNIPAM₇₄-GA在生物成像中具有潜在的应用前景。