基于对氟离子选择性识别、荧光信号放大和水溶性三功能有机共轭聚合物的设计合成与性能研究

Fluorine ion is widely distributed in nature. Excessive fluoride intake can lead to tooth deformity, skeletal fluorosis and other symptoms. So the rapid and simple detection of fluoride ion have been paid more and more attention. In this project the organic conjugated polymers are designed and prepared, which include polyphenylvinylene (PPV) ionic and neutral fluorescent polymer with selective recognition for fluoride ion, amplification of fluorescence signal and water-soluble function. Their structure and properties will be charactered. The sensing ability of the polymers will be studied in pure water and physiological environment, including the selectivity, response time, detection limit, etc. And the effects of hydrophobic environment of the fluorophore, conjugated polymer backbone structure on the photochemical properties and the ability of ion recognition will also be studied. The relationship of the recognition site structure and recognition performance will be explored. The energy or electronic transfer mechanism of the conjugated polymers in the recognition process will be explored, which may be provide theoretical basis for the new water-soluble conjugated chemosensor polymers. Finally, the fluoride ions detection of actual waste water or living organism using the polymers will be studied, which may be expand the application of the fluorescent conjugated polymer in the field of anion recognition.

氟离子是广泛分布于自然界，过量的氟离子摄入会导致牙齿畸形、氟骨症等症状，因此对氟离子快速、简便检测越来越受到科研工作者的重视。本项目拟设计、制备基于对氟离子选择性识别、荧光信号放大、水溶性三功能的有机共轭聚合物，包括聚对苯撑乙炔离子型、中性荧光聚合物等高分子体系，并对其结构和性能表征。研究它们在纯水相和生理环境下对氟离子的识别性能，包括选择性、响应时间、检测限等。研究聚合物中荧光团的局部疏水环境、共轭聚合物的主链结构对光化学性质及其对离子识别能力的影响机制；探索识别位点结构与识别性能的构效关系；探索共轭荧光聚合物在识别过程中能量或电子的转移，传递机制,为新型水溶性共轭聚合物传感器分子设计合成提供理论基础。研究它们在实际废水检测中的应用，建立对氟离子荧光检测的模型；应用荧光成像技术研究其在活体检测中的应用，实现对氟离子的高选择性、高灵敏度的快速响应，拓展荧光共轭聚合物在阴离子识别领域的应用。

.荧光探针技术作为光学领域一个重要的研究方向，目前正成为分析化学，生物学，医学等领域的重要研究工具。基于分子识别的比色法与荧光法由于操作简便，灵敏度高、检测成本低，已发展成为检测离子、氨基酸等生物小分子的重要手段。本项目围绕能对离子或氨基酸选择性识别的荧光传感器或荧光探针分子的设计、合成及其在生物体中的应用开展了细致的研究工作。主要包括通过将合理、巧妙设计将探针分子与mPEG-DSPE进行自主装反应，得到了很好的水溶性和生物相容性的荧光传感器分子，实现了在纯水中实现对水合肼高选择性、高灵敏度的识别；通过巧妙的分子设计，在探针分子中引入多个识别位点，利用特异性化学反应为识别机理，实现了氟离子高灵敏度地特异性识别；开发了一种在红外区对氟离子比值型检测的荧光探针，很好解决了以往工作中对氟离子无法定量的问题；构建了基于比率型新型近红外荧光小分子探针，实现了对HNO识别与检测，很好的解决了该类荧光探针检测模式单一、水溶性差、避免生物体自发荧光的干扰等问题。项目通过合适的分子设计，将反应型、水溶性等优势统一于一个分子中，探索其适应被检测对象的多样性和复杂性能力以及检测的灵敏度和响应时间的问题，取得了较好的实验结果。本项目的研究结果为探索探针纳米颗粒结构对光化学性质及其对离子识别能力的影响机制、识别位点结构与识别性能的构效关系取得了有意义的成果，也进一步丰富和完善了荧光探针分子在实际检测和生物活体检测中的应用能力。. 目前，相关研究工作已在国内外学术期刊上发表科研论文13篇。