水溶性共轭聚合物分子刷的研究进展

水溶性共轭聚合物研究属于国际前沿研究领域,因其具有水溶性和超级信号放大作用,在生物传感领域展现出良好的应用前景.但由于传统水溶性线型共轭高分子两亲性结构特点,其含有的憎水性刚性共轭链在水溶液中易聚集,水分子对共轭链激发态的影响导致其发光效率低(一般小于30%),严重制约了其应用与拓展.如何方便有效构筑高分子的高支化是获得高荧光效率的关键.在本篇综述中,我们综述了水溶性共轭聚合物分子刷的合成技术,分析了其结构与光学性质的关系,为水溶性共轭聚合物分子刷的设计和制备提供指导.另外,总结了水溶性共轭聚合物分子刷在化学生物传感、生物成像、药物运输、癌症治疗等领域的应用,最后对水溶性共轭聚合物分子刷存在的主要问题以及未来的热点方向进行了分析和展望!     

水溶性共轭聚合物在生物传感中的应用

水溶性共轭聚合物在化学、医学、生命科学以及材料科学等领域中备受研究者们的关注,利用其独特的光化学和光物理性质,研究者们开展了一系列创新性研究并取得了重大的研究进展,进而拓展了聚合物的应用范围.共轭聚合物是一种由多个重复发光单元通过彼此间共轭而形成的高分子化合物,通过对其结构的精准调控,可以获得具有不同性能的功能性分子.其中,通过改变其主链结构,可以获得具有不同吸收和发射波长的荧光探针;通过对侧链结构修饰以水溶性基团和/或选择性识别分子,可以实现与特定靶标间的静电作用或者特异性结合,进而实现选择性识别的目的.本文综述了近年来水溶性共轭聚合物在生物传感中的应用,主要介绍了水溶性共轭聚合物在DNA检测、蛋白质检测、细胞和细菌的检测与区分以及细胞成像等方面的研究进展.     

基于能量转移机理的水溶性荧光共轭聚合物体系的设计制备及应用

水溶性共轭聚合物由于具有优异的光学性能,如强大的光捕获能力和独特的分子线效应,在化学、生物和医疗领域都有良好的应用前景。共轭聚合物受光激发后,所产生的激子可以沿着长程共轭的π骨架自由迁移,在分子骨架的任何位点都可以转移给能量受体,从而实现高效的能量传递。因此,水溶性共轭聚合物适合于构建各种能量传递体系,从而实现荧光信号放大、多色发光、活性氧产生效率提高等光学性能的优化。本文简述了基于水溶性共轭聚合物构建能量转移体系的原理和方法,总结了其在生物传感、生物成像、光动力杀菌和光动力抗癌等领域的应用,最后对水溶性共轭聚合物存在的主要问题以及未来的发展方向进行了分析和展望。     

生物素功能化水溶性共轭聚合物的合成、表征及其生物分析应用

以四（三苯基膦）钯/碘化亚铜为催化剂,利用Sonogashira偶联反应,合成了一种主链含芴炔苯结构的侧链生物素（biotin）修饰的具有蓝光发射特性的水溶性共轭聚合物（PFPNBr-biotin）. 其结构通过核磁共振和红外光谱进行表征;分子量（分布）利用凝胶渗透色谱进行表征. 研究了该聚合物在不同溶剂、不同浓度及不同pH环境中的光物理性质变化. 与未功能化的共轭聚合物相比,这种生物素功能化的聚合物对亲和素蛋白显示出较高的选择性. 目前,生物素-亲和素系统已在生物分析领域广泛使用,因此,该聚合物在生物分子的特异性检测、荧光标记、细胞及分子成像等领域具有较好的应用前景.     

基于荧光共轭聚电解质的生物分子检测*

共轭聚电解质综合了传统共轭聚合物的光电性质和聚电解质的水溶性特点,使其在新一代化学生物荧光传感器中获得多种应用。本文总结了近五年来报道的共轭聚电解质（聚芴、聚噻吩、聚苯撑乙烯、聚苯撑乙炔等）用于检测生物分子的研究进展,并对共轭聚电解质的应用前景进行了展望。     

基于荧光共轭聚合物的金属离子检测

以聚乙炔、聚芴、聚噻吩、聚苯撑为代表的荧光共轭聚合物,由于具有独特的光学性能、自组装性能和结构与性能的可调控性,可作为优异的光学传感材料。利用其具有较高摩尔消光系数和荧光量子产率的特点,可设计具有较高灵敏度和选择性的传感器,这已成为生物传感领域的研究热点。以荧光共轭聚合物为基础的金属离子检测,最初是以非水溶性的共轭聚合物为主,通过金属离子与聚合物链上特定基团(如吡啶、冠醚)的结合引起的聚合物荧光性质的变化可实现对某些离子的检测。在共轭聚合物主链上引入亲水性侧链,可大大增强共轭聚合物的水溶性,为金属离子的生物传感检测提供了新的思路,例如可引入能与金属离子结合的生物分子(如DNA、糖基等)来设计传感策略,进一步提高检测的特异性和灵敏度。本文综述了近年来以非水溶性和水溶性荧光共轭聚合物为传感材料,对具有重要生物学意义的重金属离子(Hg²⁺、Pb²⁺)、过渡金属离子(Cu²⁺、Eu³⁺、Ni²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Ru³⁺、Ag⁺)和碱金属离子(K⁺、Na⁺、Li⁺)进行高灵敏度检测方面的研究进展,并对该领域的发展前景进行了展望。     

共轭聚合物生物电子体系研究进展

共轭聚合物类的有机共轭分子由于其特殊的电子离域效应,具有优异的光电性能.另外该类材料骨架结构丰富、能带可调、易于修饰与制备,使得这类材料除了在发光二极管、场效应晶体管和光伏电池等方面有广泛的研究和应用之外,在生物成像、生物传感、疾病诊断和治疗中也发挥了重要作用.本文综述了近年来基于水溶性共轭聚合物的生物电子体系构建和应...     

共轭聚合物为基础的荧光传感器

近年来,借助共轭聚合物的荧光发射与淬灭过程开发化学与生物传感技术成为倍受关注并获得迅速发展的研究领域。由于共轭聚合物能够沿分子链进行能量和电荷传导,从而产生信号放大现象,这类传感器通常都具有较高的灵敏度。本文主要通过对几种具有代表性的此类化学/生物传感器的举例说明,概述荧光共轭聚合物的传感机理,并简要介绍这一领域的发展状况。     

水溶性含糖共轭聚合物的制备及应用

水溶性共轭聚合物具有优异的光学稳定性、高亮度、易于修饰和水溶性等特点,广泛应用于离子检测、蛋白检测和生物成像等领域。水溶性共轭聚合物主要通过在共轭聚合物的侧基或端基修饰水溶性的离子基团或水溶性聚合物实现其水溶性,水溶性共轭聚合物还可以通过引入功能性基团或聚合物使其具备不同的功能特性。糖化合物是天然存在的一类生物分子且大部分具有水溶性的特点,因此最近十几年来科研工作者将糖化合物引入共轭聚合物中以赋予共轭聚合物糖化合物的生物功能特性。本文总结了水溶性含糖共轭聚合物的制备方法、化学结构及其在凝集素、细菌检测和细胞荧光成像中的应用。最后总结了此类聚合物的特性、发展方向及目前所需解决的问题。     

基于共轭聚合物的传感器荧光发射红移的策略:pH响应和酶活性检测中的应用

近年来,共轭聚合物(CPs)由于具有独特的光电特性而备受关注。CPs由大量重复的共轭单元组成,相对于小分子,它具有长程π电子共轭、强吸光能力、能带可调以及结构修饰多样性等特点。共轭聚合物受激发后,其能量可沿着分子主链快速迁移到一个受体分子,使受体分子的荧光信号成倍的增加,从而可以提高检测的灵敏度。国内外多个研究组利用CPs的传感信号放大效应设计了一系列高选择性和高灵敏性的生物传感器和化学传感器,用来检测DNA,RNA,     

荧光共轭聚合物在生物大分子检测中的应用*

共轭聚合物因其具有π-电子体系及共轭离域结构,一般都具有优异的发光性能,其发光强度和发射波长会随被检测化合物结构的不同而发生特异性响应,特别是在与被检测物相互作用过程中所产生电荷和能量能够沿共轭分子链进行有效传递,成倍放大这种作用,从而有效提高了检测灵敏度,这比相应的小分子化合物更具有优越性。目前共轭聚合物已被用于开发新型化学、生物传感器,尤其是在生物分子检测方面的应用得到迅速的发展。本文总结了近年来荧光共轭聚合物在生物传感方面的研究进展,主要讨论共轭聚合物在蛋白质、核酸及毒素检测中的应用。     

水溶性聚芴衍生物的合成、性质与生物检测应用

共轭聚合物具有强的光捕获能力,可用来放大荧光传感信号,大大提高检测的灵敏度.基于共轭聚合物的新型生物传感体系对于阐明生物体系中的信息传递,特别是对疾病的早期诊断方面具有重要的应用前景.水溶性聚芴衍生物由于具有很好的化学和热稳定性、高的荧光量子产率以及C9位易于修饰等特性,近年来在生物传感领域得到了广泛应用.本文简要介绍...     

水溶性聚噻吩的合成与可视化生物检测

共轭聚合物具有强的光捕获能力,可放大荧光传感信号,提高生物检测的灵敏度。基于共轭聚合物的新型生物传感体系对获取生命过程中的化学与生物信息、阐明生物体系中的信息传递、特别是对疾病的诊断与治疗都具有重要的意义。水溶性聚噻吩衍生物在外界环境影响下主链结构易发生变化,从而引起紫外吸收光谱与溶液颜色的变化,近年来在可视化生物检测...     

水溶性共轭聚合物研究与应用进展

近年来,在水溶性共轭聚合物(CPs)方面的研究备受瞩目,由于它包含了聚合物共轭主链良好的光电性质的同时还兼具了良好的水溶性,因此在光电功能信息器件中有着特殊的应用,并显著地推动了包括生物传感、电致发光器件、太阳电池和场效应晶体管等有机光电子材料及其器件的发展.本文对近几年来水溶性CPs的合成及其应用进展做出简要的总结,...     

共轭聚合物荧光传感器的研究进展

共轭聚合物具有共轭分子导线结构,局部微扰在整个聚合物分子链甚至整个聚合物体系内即能得到放大利用,这一性质决定了其具有检测超低含量待测物的能力,且表现出强于小分子荧光传感器的灵敏度.本文概述了荧光共轭聚合物的传感机理,并举例介绍了近年报道的以共轭聚合物为基础的荧光传感器在检测离子及有机小分子方面的应用.     

基于荧光共轭聚合物的金属离子传感研究

设计合成了一系列结构相似的共轭主链含5%苯并噻二唑结构单元及侧链带胺类金属离子螯合基团的阴离子型水溶性共轭聚合物PFA, PFBTA和PFBTNA, 并对它们在不同极性溶剂中的光物理性质进行了研究. 利用分子主链含适量苯并噻二唑共聚单元的聚芴衍生物聚集态不同荧光光谱及颜色发生显著变化这一特性, 研究了这一系列水溶性聚芴衍生物在水/甲醇(9/1)溶液中对金属离子的荧光响应过程. 结果表明, 金属离子不仅能通过能量及电荷转移猝灭聚合物荧光, 还可以通过静电相互作用力使聚合物聚集态发生改变, 进而影响聚合物的光学性质. 同时分子链上引入金属离子螯合基团能够显著提高体系的检测灵敏度, 聚合物PFBTA和PFBTNA可以特异性识别Cu²⁺离子, 并且可做为其它金属离子的广谱型比色法检测材料.     

水溶性共轭聚电解质

水溶性共轭聚电解质主要是指含离子型官能团侧链的共轭聚合物,可在水或其它极性有机溶剂中能够溶解。这类化合物把传统共轭聚合物的光电性质和聚电解质的水溶性特点结合在一起,显示出的一些独特性质,可在新一代光电器件制作和化学生物荧光传感器中获得多样的应用。本文总结了近10年来报道的水溶性共轭聚电解质的结构特点和合成方法,以及对不同化学或物理条件下光物理性质的研究,归纳了它们在新一代光电器件制作和荧光传感中的应用,并在此基础上提出了水溶性共轭聚电解质研究中尚待解决的问题,并展望了水溶性共轭聚电解质的应用前景。     

水溶性荧光共轭聚合物在检测出血热病毒中的应用

利用出血热病毒抗体-L133/抗原-EHF对水溶性荧光共轭聚合物聚(5-甲氧基-2-(3-磺酰化)丙氧基-1,4-对苯撑乙烯), (简写为MPS-PPV)荧光的增强/猝灭作用、抗原-EHF与抗体-L133之间的特异性相互作用及作用前后荧光强度的变化, 建立了一种基于水溶性荧光共轭聚合物荧光猝灭可逆的高灵敏、均相免疫测定新方法, 实现了出血热病毒抗 原-EHF的快速、灵敏检测, 检测抗原-EHF的线性范围是4.8×10^－9～5.0×10^－8 mol/L, 检出限为1.7×10^－9 mol/L. 实验表明, 生物分子对聚合物的荧光增强或猝灭不仅是静电作用, 而且还表现为聚合物形态构造的变化.     

基于共轭聚合物的核酸生物传感器的应用

共轭聚合物的π电子体系及共轭离域结构,使其具有良好的发光性能。聚合物链可充当“分子导线”,能够成倍放大光学信号,从而有效提高检测灵敏度。而核酸适体(aptamer)在特异性、与靶物质亲合力、信号传导方面比其他识别元件具有更大的优势,因此共轭聚合物的核酸生物传感器在生物检测方面得到了迅速发展。本文主要总结了近年来共轭聚合物的核酸生物传感器在生物检测方面的应用,并进一步对该类型传感器的发展趋势作出了展望。     

含磺酸根侧链的聚苯乙炔-吡啶类共轭聚合物的荧光传感性能

利用Sonogashira偶合反应合成了两种新的含磺酸根侧链的聚苯乙炔-吡啶类共轭聚合物P1, P2. 通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对其光学性质及Cu^2＋传感检测进行了研究. 结果表明, 按一定比例嵌段引入吡啶环的聚合物P1能有效地改善共轭主链的刚性, 提高检测的灵敏度, 使共轭聚合物具有更优异的荧光化学传感性能. 在甲醇溶剂中, P1 的荧光能被Cu^2＋有效地猝灭, 相对单体模型分子PESO₃, 其响应信号扩大222倍.