Die Differenzierung zwischen gesundem Gewebe und Tumor ist intraoperativ nur unzureichend durch optische Unterscheidung und Abtasten des Gewebes möglich, dabei wird die Prognose des Patienten direkt durch das Resektionsausmaß bestimmt. Deshalb werden Methoden benötigt, durch die der Chirurg den Tumor präzise erkennen und von gesundem Gewebe differenzieren kann. Der Einsatz fluoreszenter Kontrastmittel in der intraoperativen Bildgebung kann diese Hürde überwinden. Um ein hohes Signal-Hintergrund Verhältnis zu erreichen, eignen sich vor allem zielgerichtete Kontrastmittel. Dabei rücken die Protease-aktivierbaren Sonden immer weiter in den Fokus. Trotz umfangreicher Charakterisierungen dieser Sonden sind die Spaltungs- und Aufnahmemechanismen der Verbindungen nicht vollständig geklärt und bedürfen weiterer Arbeiten. Im ersten Teil dieser Dissertation wurden neuartige Sonden, basierend auf einem interessanten publizierten System, synthetisiert und diese auf ihre optischen und biologischen Eigenschaften charakterisiert. Ein Vergleich der in vitro und in vivo Ergebnisse zu dem vor FDA-Zulassung stehenden LUM015 ermöglichte eine Einschätzung der Daten in Bezug auf eine mögliche klinische Anwendung.Fluoreszente Kontrastmittel eignen sich auf Grund der geringen Eindringtiefe nur für intraoperative Zwecke, weshalb in einem zweiten Teil dieser Arbeit multimodale Sonden für die Anwendung in der Diagnostik synthetisiert wurden. Dabei lag der Fokus auf nuklearmedizinischen Methoden, für den Einsatz in der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) oder der Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie (SPECT).Im letzten Teil der Arbeit wurde in einem weiteren Fluoreszenz-basierten Ansatz ein Konzept für photokonvertierbare Sonden entwickelt. Diese Klasse an Sonden ermöglichen es Zellmigrationen nachzuverfolgen und dadurch einen besseren Einblick in biologische Prozesse während pathologischer Veränderungen zu erhalten. In den letzten Jahren wurden bereits einige Beispiele für eine in vitro Anwendung von verschiedenen Gruppen publiziert, die auf Transfektion und Entwicklung transgener Mausmodelle beruhen. In diesem Teil der Dissertation ist die Synthese, sowie die Charakterisierung der optischen und biologischen Eigenschaften neuer photokonvertierbarer Sonden, die keine genetische Manipulation benötigen, beschrieben.