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。     

共轭聚合物离子荧光化学传感器

荧光传感器能够将分子识别的信息转换成荧光信号,荧光法在灵敏度、选择性和实时原位检测等方面优势突出,最近已引起了人们很大的兴趣。本文主要介绍以共轭聚合物为基础的离子荧光化学传感器的近期研究进展,重点综述了共轭聚合物的荧光化学传感器在阳离子识别检测中的分子设计、合成、作用机理和应用,并展望了该领域的发展方向。     

高灵敏共轭聚合物化学传感器

金属离子和化学小分子的检测在人类健康、环境污染以及食品安全等领域具有重要意义,科学工作者们已经在设计、发展高灵敏化学传感器方面进行了大量研究。在过去的几十年里,共轭聚合物由于其卓越的光电性质,引起了人们极大的关注,并取得了众多革命性科技进展。最近,利用共轭聚合物的荧光信号放大机制,人们设计、发展了一系列新型的化学和生物传感体系。共轭聚合物的信号传感机制包括电子转移,荧光共振能量转移以及共轭聚合物聚集或构象改变。本文主要介绍我们实验室在利用共轭聚合物实现金属离子和化学小分子荧光检测方面取得的进展,并对未来发展方向与面临的挑战进行了讨论。     

荧光共轭聚合物传感器用于病原体检测的研究进展

以共轭聚合物为基础的传感器用于检测病原体是现代临床医学发展的一个新方向. 综述了近十年来聚二乙炔(PDA)以及聚苯撑乙炔撑(PPE)等共轭聚合物传感器用于病原体检测的研究进展.     

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.     

基于水溶性共轭聚合物的蛋白质检测*

近年来,以共轭聚合物作为生物传感元件,在生物大分子（如核酸、蛋白质）特异性识别、检测方面的研究越来越受到人们的关注。共轭聚合物具有强的光捕获能力,具有倍增光学响应性,可用来放大荧光传感信号,大大提高检测的灵敏度,为生物传感器的发展提供了新的传感模式。基于共轭聚合物的新型生物传感器在医疗诊断、环境检测以及国家安全防御等方面具有广泛的应用前景。本文简要介绍了共轭聚合物的荧光信号放大机制以及在蛋白质、酶、抗原－抗体检测方面的应用。最后对共轭聚合物在蛋白质检测方面的未来发展趋势进行了展望。     

共轭聚合物荧光纳米粒子研究进展

近年来,共轭聚合物荧光纳米粒子因其优异的光学性能,在化学、医学和环境科学等研究领域显示了极其广阔的应用前景.相比于传统无机半导体荧光纳米材料,共轭聚合物荧光纳米粒子具有结构多样性、功能可设计性、生物相容性好等显著优势.本文从共轭聚合物荧光粒子的制备方法、光学性能、表面功能化修饰出发,重点讨论了近年来共轭聚合物纳米粒子作为荧光探针在细胞成像及生物化学检测方面的研究进展,阐述了当前研究的主要发展方向和仍需解决的问题.     

一种可用于检测苦味酸的水溶性共轭聚合物荧光传感器的制备及应用

制备了一种高灵敏的水溶性荧光共轭聚合物(PPE-OBS), 将其用于苦味酸的荧光检测. 利用质谱、 核磁共振波谱和红外光谱等方法对PPE-OBS进行了表征, 并对其检测苦味酸的条件进行了优化. 结果表明, 在硼酸-氢氧化钠缓冲溶液(pH=9.5)中作用20 min, 苦味酸对PPE-OBS荧光的猝灭效率最大. 在最优条件下, PPE-OBS检测苦味酸的线性范围为1.0~60 μmol/L(R²=0.999), 检出限为0.831 μmol/L(S/N=3). 将PPE-OBS制成荧光试纸用于检测环境样品中的苦味酸, 获得了较好的检测结果.     

有机聚合物荧光传感器的研究进展

有机荧光聚合物具有独特的荧光信号放大特点和良好的光学性质,可检测特定的分析物种.通过对其侧链等合理修饰,进一步改善其传感性能.如今,有机荧光聚合物的合成方法以金属偶联反应为主,烯烃加聚和缩合反应相对较少.以聚合物的荧光来源为主线,从反应类型的角度,系统地综述了近些年来荧光性有机聚合物在传感器领域的研究进展,特别是对其设计合成、传感应用及检测机理等进行了介绍.未来,新型多功能有机荧光聚合物的设计与合成仍有待进一步深入研究,是重点发展方向.     

基于水溶性共轭聚合物荧光增强测定精氨酸

在水溶液中,精氨酸(Arg)能使水溶性共轭聚合物P1的荧光高灵敏、特异性地增强,从而建立了一种免标记的荧光增强型Arg检测新方法.该方法Arg检测的线性范围为6.0×10-8～3.06×10-6 mol/L和3.06×10-6～7.11×10-5 mol/L;检出限为2.0×10-8 mol/L.方法简单、快捷、选择性好、灵敏度高,可用于盐酸精氨酸注射液样品的检测.     

聚合物荧光型纳米微粒传感器的研究进展

综述了聚合物为载体的荧光型纳米微粒传感器的制备方法及研究进展，特别是在测定细胞中化学物质的浓度和空间分布中的应用，对目前存在的主要问题提出了可能的解决方法。     

分子印迹聚合物的制备及其传感器应用研究

分子印迹技术于近十年内得到了飞速的发展,已经成为当前研究的热点之一.本文主要介绍了分子印迹聚合物的原理以及一些常用制备方法.分子印迹聚合物的一个重要应用是在化学传感器中作为识别元件,研制稳定、低成本的分子印迹传感器.分子印迹聚合物在传感器领域的应用是分子印迹技术的一个重要方面,本文综述了分子印迹聚合物在化学传感器方面的应用研究现状,并对分子印迹传感器的发展前景进行了评述.     

薄膜荧光传感器研究进展

按薄膜荧光传感器的制备方法, 从物理薄膜、化学薄膜和自组装单层膜等三个方面综述了近年来薄膜荧光传感器的研究进展. 在此基础上, 展望了薄膜荧光传感器的研究前景.     

基于共轭聚合物的近红外光传感器

近红外光(NIR)传感器在军事警戒、空间勘探、科研检测、医疗诊断等领域有着极为重要的应用价值。传统的NIR传感材料主要是基于半金属的无机材料,借助窄带隙来吸收低能量的NIR而改变材料自身的电导率,继而实现检测。无机传感材料由于加工繁琐、不具备柔性、成本高昂以及难降解等因素致其进一步发展受到限制。新兴的共轭聚合物材料通过光热转换或者能级可调的光电效应实现对NIR的高灵敏传感,同时能够实现快速响应。该类聚合物材料具有π电子离域的共轭结构,同样具有较窄的带隙,在NIR照射下能够通过自身电导率的改变或光热转换作用将热量传递至其他超热敏材料来实现对光的检测。借助柔性、环境友好、制备简单、便于掺杂、灵敏度高等优势,共轭聚合物材料为新一代NIR传感器的应用与普及开辟了新的前景。     

共轭聚合物水凝胶的制备与应用进展

共轭聚合物水凝胶是利用共轭聚合物制备的水凝胶材料,兼备水凝胶的力学性质、溶胀性质和共轭聚合物优异的电化学特性.共轭聚合物水凝胶的制备方法多样,主要有原位聚合、直接填充、物理交联和化学交联等.同时,在面对环境和能源领域的应用挑战时,共轭聚合物水凝胶具备良好的发展潜能,可广泛应用于药物释放、能量转换、能量储存、传感器、组织损伤修复和污水处理等诸多领域.本文系统归纳了共轭聚合物水凝胶的制备方法和应用,对其研究目前存在的主要问题以及未来发展方向进行了分析.     

薄膜基荧光气体传感器中的涂层化学

近年来,高性能薄膜基气体传感器的研制备受关注,所涉及的涂层化学已经成为物理化学学科发展的一个热点。传感因分析物与敏感层(涂层)物质相互作用引起薄膜特定静态及动态物理量变化而实现,因此,薄膜传感性能势必受到敏感层物质种类和敏感层微纳结构等因素影响。就薄膜基荧光传感而言,荧光敏感物质的结构和性质对薄膜传感性能起着至关重要的作用。同时,因毛细凝结、色谱效应、尺寸效应、分子间相互作用等因素的存在,敏感层微观结构也极大地影响着薄膜的传感性能。本文结合课题组近期研究工作,简要讨论薄膜基荧光气体传感器研究中的涂层化学基本问题,以及相关薄膜基荧光传感器在隐藏爆炸物、毒品、挥发性有机污染物检测/监测等方面的应用探索。最后,文章展望了薄膜基荧光气体传感器的发展前景和所面临的主要挑战。     

重要传感材料荧光共轭聚合物PPESO3的一种新的简便合成路线

本文提出了一种新的简便得多的合成路线, 既避免了BBr3的使用, 又简化了反应步骤, 使PPESO3的合成简单易行, 为更广泛地对其进行研究与应用提供了便利条件. 此外, 本文还研究了PPESO3与非离子表面活性剂(聚乙烯吡咯烷酮, PVP)之间的相互作用, 结果表明, PVP与PPESO3形成了稳定的络合体, 可以有效地打破聚合物在水溶液中的聚集, 提高荧光量子产率.     

发光性液晶共轭聚合物的研究进展发光性液晶共轭聚合物的研究进展

综述了可用做发光材料的液晶共轭聚合物（LCCPs)的种类及其制备,介绍了LCCPs在制备发光器件中的取向方法,并对其光学性能进行了评述。     

共轭聚合物发光二极管

链状共轭聚合物的带隙能与可见光能相当，在一定条件下具有特殊的颜色，可用于多色显示元件。本文评述和介绍了近年来关于用共轭聚合物制作发光二极管的原理、方法和性能的关系及应用前景。     

Interface Engineering of Conjugated Polymer-Based Composites for Photocatalysis

Photocatalysis can create a green way to produce clean energy resources, degrade pollutants and achieve carbon neutrality, making the construction of efficient photocatalysts significant in solving environmental issues. Conjugated polymers (CPs) with adjustable band structures have superior light-absorption capacity and flexible morphology that facilitate contact with other components to form advanced heterojunctions. Interface engineering can strengthen the interfacial contact between the components and further enlarge the interfacial contact area, enhance light absorption, accelerate charge transfer and improve the reusability of the composites. In order to throw some new light on heterojunction interface regulation at a molecular level, herein we summarize CP-based composites with improved photocatalytic performance according to the types of interactions (covalent bonding, hydrogen bonding, electrostatic interactions, π-π stacking, and other polar interactions) between the components and introduce the corresponding interface building methods, identifying techniques. Then the roles of interfaces in different photocatalytic applications are discussed. Finally, we sum up the existing problems in interface engineering of CP-based composites and look forward to the possible solutions.