含磷光铱配合物的水溶性共轭聚电解质的设计、合成与应用研究

摘要

水溶性共轭聚电解质（CPEs）主要是由刚性的π共轭疏水主链和水溶性的离子侧链构成。其独特的共轭主链骨架，使其在接收外界信号时，电子或者能量能够在主链上快速地迁移，表现为信号放大的效应，从而在生物化学传感中能够大大地提高检测的灵敏度。磷光过渡金属配合物具有高的量子效率、长的发射寿命、可调的发光波长、大的Stokes位移，以及可见光激发和光稳定性好等特点，这使其在生物传感和细胞成像方面得到了广泛的应用。本文结合水溶性共轭聚电解质和磷光过渡金属配合物两者的优势，将磷光过渡金属配合物引入到水溶性共轭聚电解质主链中，得到了一类性能优异的含磷光过渡金属配合物的水溶性共轭聚电解质材料，研究了其光物理性能，探索了其在化学生物传感（离子检测）和细胞成像方面的应用。具体内容包括以下两个方面：
　　1.设计、合成了一种荧光/磷光双发射水溶性共轭聚电解质氟离子探针，通过比率法和荧光寿命成像(FLIM)技术实现在水溶液中和细胞内环境中对氟离子检测。通过共轭聚电解质主链上聚芴单元和铱配合物单元对氟离子不同的光谱响应性，两段波长相对强度的变化实现了一种比率法的检测。和常见的依赖单一荧光强度变化的生物探针相比，大大降低了信噪比，提高了检测的灵敏度和准确性，其检测限可达7 ppb。聚电解质在水溶液中形成的聚合物纳米粒子（Pdots）随着氟离子的加入发光寿命也会变化，本章在活细胞中以磷光寿命变化为基础应用于氟离子的检测，通过磷光寿命显微镜成像技术成功实现了在活细胞中对氟离子的检测，并成功论证了基于寿命来检测离子的可行性。
　　2.设计、合成了含过渡金属铱配合物的次氯酸根探针，该探针在甲醇/水体系中对次氯酸根有很好的光谱响应性。加入次氯酸钠之前，在光激发下配合物溶液几乎不发光，这是由于铱金属中心到配体的光致电子转移，猝灭了配合物的磷光；加入次氯酸钠之后，铱配合物上的辅助配体肟基被次氯酸根氧化成了羧酸根，影响了配体的电子结构，这阻碍了铱配合物的PET过程，使铱配合物的磷光呈现“turn-on”型变化。将此探针应用于细胞内次氯酸根的检测，寿命成像和时间门成像都取得了良好的效果。同时，尝试将对次氯酸根有响应的铱配合物引入到共轭聚电解质中，以实现在水溶液中对次氯酸根的比率法检测。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1引言

1.2过渡金属配合物

1.3共轭聚合物

1.4含磷光过渡金属配合物的共轭聚合物

1.5本文的设计思路与意义

第二章 含铱配合物的共轭聚电解质应用于氟离子的检测

2.1引言

2.2设计思路

2.3实验部分

2.4结果与讨论

2.5本章小结

第三章 含铱配合物磷光探针的设计、合成及应用

3.1引言

3.2设计思路

3.3实验部分

3.4结果与讨论

3.5本章小结

第四章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文和专利

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢