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《南京邮电大学》 2018年
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共轭聚合物荧光探针及其离子检测与生物成像研究

杨栋梁  
【摘要】:共轭聚合物作为独特的有机半导体材料,具有质轻、低成本、结构可设计性以及可柔性加工等优势,而被广泛地应用在有机发光二极管、场效应晶体管、有机太阳电池以及半导体存储器等领域。共轭聚合物还具有高光吸收、高荧光量子效率及作为“分子导线”所具有的荧光信号放大属性,能作为光信号捕捉、放大单元,被应用于离子检测、生物大分子探测、生命过程示踪及成像。金属离子作为环境污染物、生物体内酶和蛋白活性构成因子,其含量、价态变化会造成很严重的后果。共轭聚合物的荧光特性使得其在金属离子荧光检测方面表现出灵敏度高、选择性好等优势。但当前可用于铜铁双金属离子响应的共轭聚合物荧光探针报道较少,可实现胞内检测的共轭聚合物纳米探针更少;此外,荧光共轭聚合物纳米颗粒潜在的安全性,仍有待探讨。针对以上问题,我们设计了系列具有特殊分子结构的共轭聚合物,并据此构筑相应的荧光探针,进而展开本论文的研究内容:1、设计合成双金属离子响应的共轭聚合物化学传感器;2、设计合成可用于胞内Fe~(3+)检测的两性离子共轭聚合物纳米荧光探针;3、设计合成脂质包裹的红光共轭聚合物纳米颗粒,并利用模式动物斑马鱼初步研究其生物安全性及其体内荧光成像。1、合成一种含二酮聚苯撑乙炔共轭聚合物(PDMDBM),并可实现对Cu~(2+)和Fe~(3+)高选择性、高灵敏检测。其中,PDMDBM对Cu~(2+)和Fe~(3+)的荧光检测限分别为5 nM和400 nM,且Cu~(2+)和Fe~(3+)对PDMDBM的荧光淬灭常数分别为1.28×10~8 M~(-1)和2.4×10~4 M~(-1)。值得一提的是,利用紫外光谱可实现Cu~(2+)和Fe~(3+)混合液中Fe~(3+)的检测。这些结果表明PDMDBM未来可作为Cu~(2+)和Fe~(3+)选择性检测的荧光探针。2、设计合成主链含四苯乙烯及芴芳香撑乙炔共轭聚合物(PFTPE),并在其侧链修饰两性离子基团。PFTPE与磷脂通过再沉淀法制得脂质功能化纳米颗粒(lipid-PFTPE NPs)。所制得的lipid-PFTPE NPs与PFTPE NPs相比具有更高的细胞染色效率。所得lipid-PFTPE NPs颗实现对Fe~(3+)选择性的检测,且抗环境干扰能力强。该荧光脂质纳米颗粒在细胞微管、网格蛋白及微囊膜的辅助下进入细胞,并可在胞内实现对Fe~(3+)的检测。3、合成主链含四苯乙烯及BODIPY芳香撑乙炔共轭聚合物(PBPTPE),该聚合物具有聚集诱导发光特性且在610 nm处有个荧光发射峰。将其制成功能纳米颗粒具有好的光稳定性且抗环境干扰强。体外细胞及溶血实验表明PBPTPE NPs具有较好的细胞及血液相容性。斑马鱼毒性评估表明PBPTPE NPs对斑马鱼胚胎的孵化率和存活率无明显影响;对机体氧化应激及免疫相关的参数指标无显著副作用。另外,通过体内血管造影成像说明PBPTPE NPs可作为动物体内的荧光探针。4、评估小脂肪酸分子顺-2-十二烷烯酸(BDSF)群体感应分子对小鼠阴道炎的预防效果。同时,利用基因敲除对BDSF抑制白色念珠菌菌丝形成的机理进行初步探讨。
【学位授予单位】:南京邮电大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:R312;O657.3

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