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.     

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。     

共轭聚合物的功能化及在生物/化学分析领域的应用

共轭聚合物具有电子高度离域的共轭结构及优异的光吸收和发射特性,在有机电子、化学/生物传感、医学诊断及生物成像等领域具有广泛的应用。特定基团功能化的共轭聚合物含有可特异性识别生物/化学分子的功能基团(如糖基、生物素、羧基、氨基酸、肽段、核酸、抗体、氨基、巯基等),进一步拓宽了共轭聚合物在生物/化学分析领域的应用。本文从功能化基团的不同类别出发,对近年来共轭聚合物的功能化方法及其在生物/化学分析领域的应用(如蛋白质、病原体、Hg2+、Pb2+检测)进行了综述,并对该领域的发展前景进行了展望。     

基于共轭聚合物的纳米粒子用于肿瘤的近红外二区荧光成像及光热治疗

为提高生物组织荧光成像质量以及对肿瘤的高效光热治疗,设计合成了一种新型的窄带隙共轭聚合物(BDT-TTQ),并通过纳米沉积的方式将聚合物制备成水溶性纳米粒子(BDT-TTQ NPs).该共轭聚合物纳米粒子在1000~1200 nm近红外二区范围具有较好的吸收,在1064 nm的激发光下能实现1200~1400 nm的近红外二区荧光成像. BDT-TTQ NPs纳米粒子粒径分布较窄,形貌呈规则的球形且分散均匀,具有好的生物相容性.该纳米粒子既可以在体外实现较高的近红外二区荧光成像穿透深度,又可以实现对小鼠活体血管的高清晰度的近红外二区荧光成像.此外,BDT-TTQ NPs纳米粒子在1064 nm激光下展现出优异的光热转换效率,具有较高的光毒性,对体外的肿瘤细胞以及小鼠的异质瘤具有高的光热杀伤能力.     

基于阳离子荧光共轭聚合物和核酸适体探针的蛋白质检测新方法

以核酸适体为识别分子, 阳离子荧光共轭聚合物为报告分子, 建立了一种蛋白质检测新方法. 修饰有荧光熄灭基团的核酸适体探针通过静电作用与阳离子荧光共轭聚合物结合, 导致后者荧光熄灭. 当加入靶蛋白后, 核酸适体探针与其特异性结合, 荧光熄灭基团与阳离子荧光共轭聚合物远离, 聚合物荧光信号得以恢复. 实验结果表明, 荧光恢复程度与靶蛋白的浓度正相关. 采用该方法检测凝血酶的线性范围为17～40 nmol/L.     

一种手性性质随不同金属离子改变的共轭聚合物

化学传感器能识别一种特殊分子或一类分子的分子装置 ,基于共轭聚合物的化学传感器的设计原理一般都是利用其分子的电子效应和空间构象的变化 [1～ 4] ,而旋光分子的手性同样与其电子和空间结构相关 .本文试图建立一种依靠化合物手性 (如旋光度 )的变化检测金属离子的新方法 .由于含手性联萘结构的共轭聚合物具有较好的旋光热稳定性和高的旋光值 [5,6] ,以及聚合物主链上联吡啶基团可与许多过渡金属离子配位[4,7] ,我们设计合成了一种同时含有联吡啶和手性联萘基团的共轭聚合物 .结果表明 ,不同过渡金属离子与聚合物联吡啶单元的作用可引起…     

主链含联萘的聚吡啶手性离子探针的合成和性质

合成了一种主链含联二萘基团的聚吡啶类共轭聚合物, 并通过圆二色谱(CD) 和紫外可见光谱(UV-Vis) 研究了其对Cu2+和Pd2+的识别能力, 并初步推测了识别机理.     

基于聚噻吩荧光化学敏感材料的设计及其应用

<正>水溶性共轭聚合物,由于其存在大量的重复性吸收单元,具有极强的光捕获能力,它与带电荷的生物分子之间强烈的静电相互作用和荧光信号自身的灵敏性,赋予了水溶性共轭聚合物在免标记生物成像及检测方面非常显著的优势.同时由于共轭链的"分子导线效应"使得其作为荧光探针分子的灵敏度相对于小分子大大提高.通过在共轭链骨架     

基于水溶性共轭聚合物的多色荧光体系的构建及生物医学应用

共轭聚合物(CPs)具有强的光捕获能力和独特的荧光信号放大效应,已经被广泛地用于生物大分子的检测以及细胞及动物水平上的荧光成像.在过去的十几年里,为了满足多色荧光检测及成像的需要,科研工作者设计并发展了一系列基于共轭聚合物的荧光共振能量转移(CPs-FRET)的多色荧光体系.这类多色荧光体系具有荧光强度高、光稳定性好以及细胞毒性低的优点.利用这类体系在单波长的激发光激发下即可实现目标分子的多色荧光检测及多色荧光成像.本文阐述了CPs的FRET机制以及基于CPs-FRET的多色荧光体系的构建方法,同时介绍了近期这类体系在生化检测和细胞成像领域中的研究进展以及目前所存在的问题和未来的发展展望.     

非共轭型荧光聚合物的研究进展

具有聚集诱导发光(AIE)效应的聚合物一般是由π-π共轭基元充当发色团。近年来,聚合物中仅含脂肪胺、羰基、酯基等传统意义上的非共轭基元的助色团,在特定条件的激发下也能发射肉眼可见的明亮荧光。相对于含有苯环或杂环的共轭型聚合物,非共轭型荧光聚合物具有低的生物毒性和环境友好性,因此在生物探针、药物传输、生物成像等领域拥有巨大的发展潜力。但其发光机理众说纷纭,因此,探索并揭示非共轭型荧光聚合物的发光机理成为十分具有挑战的工作。本文主要以非共轭型荧光聚合物的种类为主线,包括超支化聚酰胺胺、聚氨基酯、聚乙烯亚胺、聚硅氧烷等,主要对其发光机理和近年来的应用研究进展进行概述。     

含硫共轭微孔聚合物的制备及光催化水分解性能研究

共轭微孔聚合物(CMPs)由于在气体吸附与分离、能量存储、化学传感、多相催化和光催化水分解制氢领域的良好应用前景而广受关注。本文通过Suzuki偶联反应制备了两种含硫共轭微孔聚合物,研究了聚合物中所含基团的电负性对聚合物的光物理性能和可见光光催化水分解制氢性能的影响。研究表明,合成的两种含硫CMPs具有相似的表面形貌和微孔结构,但其能带间隙不同。将其进行可见光光催化水分解制氢测试,两者均具有光催化效果,其中含二苯并噻吩砜基团的SCMP-1产氢效率更高,达到194μmol·h-1·g-1。由此可见,改变共轭微孔聚合物结构中所含基团的电负性,可以调节其能带间隙,从而起到改进其光催化水分解制氢性能的作用。     

催化转移缩聚在可控合成共轭聚合物中的应用

共轭聚合物在光电子信息领域具有非常广阔的应用前景,受到了广泛的关注和研究.大部分共轭聚合物通常采用过渡金属络合物催化偶联的方法得到,然而这类方法对单体纯度要求高、反应时间长、条件苛刻,而且很难精确控制共轭聚合物的分子量、多分散性以及链端基团.近年来,催化转移缩聚作为一种可控合成共轭聚合物的新方法,引起了人们的浓厚兴趣.在这类反应过程中催化剂能发生分子内转移到达链端,活化聚合物链端官能团,随后与单体反应进行聚合物链的增长,因此反应遵循链增长机理,可以实现对共轭聚合物结构特性的有效控制,如分子量、多分散性和分子结构/构型等.目前,通过催化转移缩聚已经成功合成出一系列分子量可控、分散度窄的共轭均聚物、聚合物刷、毛发状核壳微粒、嵌段共聚物、交替共聚物以及大分子引发剂、大分子单体(用于制备刚-柔嵌段共聚物)等.本文结合国内外的研究现状对催化转移缩聚反应可控合成共轭聚合物及其机理作了较为全面的综述,并展望了其发展趋势.     

基于阳离子型共轭聚合物与酶底物探针的磷酸酯酶检测新方法

建立了一种基于阳离子型共轭聚合物与酶底物探针的磷酸酯酶检测新方法. 阳离子型共轭聚合物通过静电吸引与荧光素修饰的带负电荷的三磷酸腺苷结合, 并发生荧光能量共振转移; 当加入磷酸酯酶时, 它可以催化底物三磷酸腺苷上的磷酸酯基团逐渐水解, 得到不带电荷的腺苷, 从而使阳离子型共轭聚合物得以释放, 能量转移效率下降. 实验结果表明, 能量转移效率下降的程度与酶的浓度相关. 该方法操作简单, 响应速度快, 灵敏度高, 易于扩展至其它能催化底物电荷密度变化的酶的检测, 而且还有望应用于对酶具有抑制作用的药物分子的筛选.     

共轭聚合物光声造影剂的研究进展

光声成像是一种新兴医学影像成像技术。作为一种非侵入式和非电离式的成像技术,光声成像具有高分辨率、高对比度和穿透深度高的特点。这种成像技术在对组织进行诊断时需要加入造影剂与组织相结合才能产生显著的光声信号。然而,目前光声成像技术仍缺乏合适的造影剂,制约了其在生物医学领域的应用。共轭聚合物因其具有优异的光热性能和良好的生物相容性,被广泛应用于光声成像领域。本文综述了共轭聚合物作为外源性造影剂在光声成像领域的应用的研究进展,并对共轭聚合物光声造影剂的发展进行了展望。     

超支化共轭聚合物的合成、性质及在光电器件中的应用研究进展

简述超支化共轭聚合物光电活性材料研究进展,设计、合成了多种具有3-D立体结构的超支化共轭聚合物,研究了它们的结构与性能的关系及其在器件上的应用.实验结果表明,这种聚合物具有良好的溶解性,可成膜性和高的发光效率.可应用于发光二极管(LED),发光电化学池(LEC),光伏打电池等器件.这类化合物不仅可以作为发光材料,还可以通过修饰得到具有分子或离子识别、信息存储性能的特殊功能材料.     

共轭高分子材料荧光颜色的调节机理及方法

近年来,共轭高分子作为荧光材料的研究受到越来越多的关注.共轭高分子相对于小分子发光材料在材料加工和发光性能上均具有极大的优势,从而在生物成像、传感、编码和光电材料等方面均有良好的应用前景,而其发光颜色的调节在某些应用中是极为重要的.本文首先对共轭高分子荧光颜色调节的两大类机理进行了阐述:直接调节共轭聚合物发光体系的能隙以改变发光颜色,或者将具有不同荧光颜色的材料发出的光叠加获得新的表观颜色.我们还对具体的调节手段进行了初步分类,包括物理共混法、共聚法、改变聚合物主链或侧基结构,以及改变共轭高分子聚集态等方法;在列举具体调节手段同时还引入了共轭高分子体系的实例说明,并对其中调节荧光颜色的可能机理进行了探讨.     

环状RGDs修饰的分子刷型共聚物在成像及药物运输中的应用

以具有丰富接枝侧链的阴离子型共轭聚合物分子刷PFPANa为材料,通过简单的一步修饰法在聚合物的部分接枝侧链上引入靶向配体分子c(RGDyK),并利用分子刷侧链上未修饰配体分子的羧基负离子与抗癌药物DOX静电结合,制备了基于分子刷型共轭聚合物的靶向细胞成像和载药系统.研究结果表明载药系统对DOX药物的载药量可达13.3 wt%,体外细胞实验研究结果表明该载药系统可实现对肿瘤细胞的靶向选择性成像,并显著促进了肿瘤细胞对DOX药物的摄取,具有良好的抗肿瘤细胞生长效果,显著提高了药物运输效率.     

基于阳离子型共轭聚合物和核酸适体的腺苷检测新方法

建立了一种基于阳离子型共轭聚合物和核酸适体的腺苷检测新方法. 荧光素修饰的短链DNA与腺苷的核酸适体部分互补, 形成双链DNA; 阳离子型共轭聚合物通过静电作用与双链DNA结合, 发生高效率的荧光共振能量转移(FRET). 加入腺苷后, 腺苷与核酸适体发生特异性结合, 导致双链DNA分解成单链, 使静电吸引力下降, 能量转移效率降低. 通过阳离子型共轭聚合物对单双链DNA的高效识别, 可快速简易地检测出腺苷.     

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!     

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...