不同拓扑结构的水溶性共轭聚合物分子刷的合成及生物应用研究

水溶性共轭聚合物荧光材料由于其特殊的光电性质在生物方面日趋受到各方的关注，但其荧光效率、光稳定性、特异性识别等性能有待进一步提高以利于其在生物方面的广泛应用。针对以上问题，本课题提出开发新型具有不同拓扑结构的水溶性共轭聚合物分子刷，即通过在共轭主链上高密度引入多功能柔性链来提高相关性能；同时从改变聚合物的拓扑结构、电荷及电荷密度、功能性基团、能量转移基团、刚柔链长度等，研究聚合物在不同环境下分子链构型和链聚集态的变化，光物理行为的变化以及聚合物同生物分子之间的相互作用；并对相关构效关系问题展开研究，探索其在生物传感和标记方面的应用，以期获得检测灵敏度高、选择性高、应用范围广、操作稳定的材料；进一步通过提高共轭聚合物的特异性识别功能开发其在生物传感和标记方面的新应用体系，为共轭聚合物荧光材料在生物医学领域的应用开发打下坚实的基础。

制备了多种不同拓扑结构的水溶性共轭聚合物材料，通过阴离子，阳离子，非离子分子侧链实现了共轭聚合物的水溶性。通过正电荷的静电作用及其pH敏感特性实现其靶向性运输和治疗的生物应用。叶酸的修饰同样实现了阴离子共轭聚合物材料的靶向性成像的应用。而利用双硫键的特定离去作用实现了靶向成像功能。研究中不同结构的水溶性共轭聚合物材料在外界环境变化中的理化性质和光物理行为，阐明了聚合物分子刷构象及其集态结构变化及其与能量转移的关系，研究了聚合物同生物分子间的特异性作用以及相互作用对光性质变化的影响，赋予此类材料有 生物应用领域的功能性。.我们成功的将分子刷型共轭聚电解质（PFNBr）作为siRNA载体的载运系统，简单、方便的实现了siRNA载运和荧光监测双重功能。解决了基因治疗药物的siRNA分子通常难以跨越细胞膜等生理障碍，在血液和胞外环境中不稳定，易被核酸酶降解等应用问题。.设计合成了一系列具有苯炔结构的两亲材料，分子基本骨架由寡聚苯撑乙炔（OPE），柔性烷基链和聚乙二醇（PEG）链构成。由于分子本身的亲水-疏水性质，该类两亲物在选择性溶剂水中能自组装形成规整的纳米粒子，并表现出了一系列优异的光电性质及在生物成像方面潜在的应用价值。.成功制备了一种生物相容性好的水溶性荧光磁纳米粒子复合材料（MNPs@OPE-PEG-FA）。通过疏水作用很方便的将OPE-PEG-FA引入到磁纳米粒子表面，实现了磁性和荧光性质的结合。研究结果表明MNPs@OPE-PEG-FA具有超顺磁性（磁饱和强度23 emu g-1，横向弛豫率140.89 mM-1s-1）和较高的量子效率(0.20)。体外实验表明该探针能有效地靶向肿瘤细胞，进行双光子成像和磁共振成像。活体双光子成像和磁共振成像研究表明，该探针能有效地富集于肿瘤部位表现出较强的信号，而对照组信号很弱。该探针在生物诊断和治疗方面表现出了很好的应用价值，并为新型多模态成像探针的制备提供了思路和方法。.利用双硫键将共轭聚合物(CP)和PEG相连，通过溶解性的变化导致的比率型荧光变化来实现对巯基物质的检测。这一WSCP探针的亮点在于双硫键的加入，即实现了对生物巯基物质的特异性检测。当这个WSCP探针进入到生物体系当中的时候，二硫键能够被生物巯基物质特异性的打断。打断双硫键的同时PEG链从聚合物主链上脱离，从而使WSCP的水溶性降低而产生聚集。研究表明WS