硝酸还原酶(nitreductase, NTR)在缺氧肿瘤中可能过表达，因此选择性、高效地检测NTR具有重要意义。虽然已经有一些光学方法用于检测溶液中的NTR，但仍缺乏有效的光学探针来监测体内NTR。因此，本文报道了一种用于NTR的近红外(NIR)荧光检测探针。在5种具有不同硝基芳香基团修饰的荧光报告结构的近红外花菁染料（Cy7-1−Cy7-5）的基础上，筛选出对硝基苯甲酸基修饰的花菁探针(Cy7-1)可以作为NTR的快速近红外荧光增强探针监测和生物成像。理论研究揭示了连接检测和荧光报告基团和硝基位置的连接剂是氢键形成和空间结构匹配的关键因素，诱导NTR催化能力增强。当Cy7-1被NTR催化还原为Cy7-NH2时，会阻断吸电基团诱导的电子转移过程，表现为检测过程中荧光强度增强。缺氧A549细胞的共聚焦荧光成像证实了Cy7-1在细胞水平的NTR检测能力。Cy7-1可以在小鼠缺氧肿瘤模型中检测肿瘤缺氧，显示出快速显著增强其适合荧光生物成像的近红外荧光特性。