超氧自由基阴离子(O2·-)是由氧气获得电子最先衍生的活性氧（ROS）物种,能够通过酶促或非酶促方式转化形成其它ROS。它主要产生于胞内线粒体中,具有高反应活性、短半衰期及低稳态浓度的特点。低浓度的O2·-作为信使分子调控细胞的各种生理过程。然而,高浓度的O2·-可作为毒素氧化脂质、DNA和蛋白质导致细胞产生氧化应激,该应激与癌症、急性中风及动脉粥样硬化等疾病的发生发展密切相关。因此构建荧光探针检测线粒体中O2·-水平的波动具有重要意义。粘度作为重要的细胞微环境参数,影响活性物质的扩散、信号分子的转导及生物分子间的相互作用。粘度正常是线粒体执行功能的前提条件,而粘度异常升高会使电子传递链的活性降低、促进细胞色素C释放,引发动脉粥样硬化及癌症等疾病。目前已知:细胞发生氧化应激会促使粘度增加,同时粘度的变化会影响氧化还原信号分子的扩散。因此,构建多功能荧光探针实现同时检测氧化还原信号分子和细胞微环境参数有助于理解细胞氧化还原状态与微环境之间的关系。然而,目前尚未见文献报道:设计双功能荧光探针实现同时检测粘度和O2·-。据此,本论文设计合成了两例荧光探针。一例实现比率型检测线粒体中O2·-的浓度变化,另一例实现同时检测线粒体中粘度和O2·-并成功用于活体成像。（1）比率型荧光探针以双波长荧光发射为定量依据,有效规避了背景干扰带来的数据失真。我们通过乙烯基桥连久洛尼定香豆素和二苯基次磷酸酯基团官能团化的吡啶盐构建杂合荧光探针JCOU-OS。该探针与O2·-反应前后,体系的推拉电子效应发生显著变化,因此触发了比率型的荧光响应（导致荧光蓝移）。该探针具有高选择性、高灵敏度、较大的发射波长差及线粒体靶向能力,成功应用于检测人乳腺癌细胞MCF-7线粒体中的O2·-,并可视化追踪了抗癌药物顺铂在处理癌细胞过程中O2·-的动态变化。（2）我们基于二苯基次磷酸酯官能团化的吡啶盐结构,通过乙烯基桥连二乙氨基苯构建了首例双功能荧光探针V-OS,实现双通道检测线粒体中粘度和O2·-。该探针基于粘度阻滞分子内旋转,在625 nm处产生点亮型的荧光响应;基于O2·-亲核进攻探针结构中的二苯基次磷酸酯基团,引发1,6-消除,在530 nm处呈现点亮型的荧光响应。该探针成功应用于可视化阐明线粒体中O2·-和粘度之间的关联,双光子成像人肝癌细胞Hep G2铁死亡及活体成像小鼠脑缺血再灌注损伤过程中的过程中O2·-的产生和粘度增加。（3）通过促进ROS的生成（促氧化）杀死癌细胞已成为一种重要的抗癌策略。然而,这一领域的主要瓶颈是:如何设计高效且选择性在癌细胞中产生ROS的促氧化抗癌分子。课题组先前发现:姜黄素五碳单元类似物A1凭借其Michael受体单元呈现出比母体分子更强的促进ROS产生的活性,并以ROS依赖的方式杀死癌细胞。为进一步改善其选择性,我们以氰酯基保护羰基策略并嫁接可响应癌细胞氧化还原特征基团,设计A1的前Michael受体型分子,试图实现在癌细胞中原位再生Michael受体单元。受时间限制,目前仅合成羧酸酯酶（CaE）激活的前Michael受体分子A1-OAc,其它相关分子仍在合成中。