荧光成像技术因其具有良好的时空分辨率、安全、操作简单等优点,已发展成为药物筛选和医学诊断的重要手段之一。其中,近红外荧光(650-900 nm)成像因其具有较好的组织穿透能力、长激发光带来的低光毒性以及长发射带来的低组织背景干扰等优势,尤其受到关注。基于常规染料分子如菁染料、长共轭BODIPY和长发射氧杂蒽类等荧光母体,已开发多种功能性探针在活性物质示踪、疾病诊断等方面展示出巨大潜力。然而,生理环境敏感性(如pH、白蛋白等)和如何实现被检测物实时成像依然是探针开发面临重要问题,限制其在活体成像中的应用。针对上述问题,本论文基于氧杂蒽类染料家族近红外Rhodol分子骨架,进行合理化学修饰改造,采取邻位引入吸电子基团策略,开发新型近红外Rhodol染料分子,并构建荧光探针探索其在生物医学成像中的应用,主要包括以下两个方面:1、在染料分子电子受体邻位合理引入邻位卤素键,调控染料分子的质子化和去质子化平衡Media degenerative changes,合成筛选出pH非敏感型近红外染料分子(pH 5-12),并以其为基础构建近红外荧光探针2F-RBH。在具pH动态变化的肠道中实现过氧化亚硝酸盐(ONOO~-)稳定信号指示,有效避免环境pH影响,在小鼠急性结肠炎模型中实现了肠道炎症原位精准成像;2、系统研究邻位卤GW-572016说明书素键引入对探针反应活性的影响。基于章节二中获悉更多筛选出光稳定性好、pH非敏感的近红外染料分子,构建新型荧光探针2F-RBX。研究表明,邻位卤素键引入可形成邻位诱导效应并降低探针分子热稳定性,显著缩短探针对生物硫醇的检测时间(5分钟内)。此外,2F-RBX被成功用于HepG-2细胞中的内源性生物硫醇快速检测,并实现了小鼠活体药物性肝损伤(DILI)的可视化。研究结果表明,染料分子电子受体合理引入邻位卤素键是构建pH非敏感型近红外荧光光探针和提高探针反应活性实现被检测物实时成像的一种简单而灵活的策略,可为其他用于生物体内复杂生物环境下近红外荧光探针的开发及对其他被检测物实时成像提供研究依据。本研究开发的近红外荧光探针有望为氧化还原相关疾病研究、治疗药物筛选及药效评价提供有效工具。