水溶性含苯并噻唑的刚柔嵌段共轭聚合物的合成、表征与光物理性质研究

摘要

水溶性共轭聚合物作为荧光传感材料具有检测简便、灵敏度高、响应快和适用范围广等特点，可用于水等环境友好溶剂中以及生命体系中的传感检测，目前基于水溶性共轭聚合物的生物荧光传感器研究已成为国内外光电信息科学领域的研究的重点和热点。然而，传统的水溶性共轭聚合物电解质，其带电荷量由共轭主链的长度(共轭单元数)决定，而每个共轭单元仅仅带有一个或两个电荷，即：共轭主链一定，所带的电荷量一定，限制了新一代生物传感对电荷密度的要求。
　　 本论文旨在利用刚柔嵌段共轭聚合物如下的优点，即刚柔嵌段共轭聚合物水溶性容易实现并且通过原子转移自由基聚合(ATRP)很容易调控聚合物电荷密度，具有独特的自组装性能以及其形貌对外界环境敏感等，将能量转移特性与刚柔嵌段共轭聚合物的特性结合起来，合成一系列性能优异的传感材料，主要研究工作包括以下两个方面：
　　 (1)分别将5％和10％苯并噻唑引入到共轭刚性聚芴中，经ATRP聚合和季胺化反应得到两种季胺化的水溶性阳离子刚柔嵌段共轭聚合物，即季胺化的聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯-含苯并噻唑的聚芴-聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯(分别PFPB5DMA-Q和PFPB10DMA-Q)并对所有产物表征。研究了PFPB5DMA-Q随外界环境变化光物理性质改变的特性和能量转移特性，主要包括其荧光发射谱随溶液浓度的变化，溶液中丙酮含量的变化以及离子强度的变化对PFPB5DMA-Q荧光发射谱的影响：重点研究了PFPB5DMA-Q对DNA分子的响应，其有望成为一类性能优异的DNA传感材料。
　　 (2)利用含苯并噻唑的聚芴大分子引发剂PFPB5Br跟不同量的单体丙烯酰酸叔丁酯(tBA)ATRP聚合并经水解，合成两种不同柔性链长的阴离子刚柔嵌段共轭聚合物聚丙稀酸-含苯并噻唑的聚芴-聚丙烯酸(PMMA-PFPB5-PMMA，其中P1’为柔性链段较短的聚合物，P2’为柔性链段较长的聚合物)并表征。重点研究了P2’的光物理性质随外界环境的变化而改变的特性，主要包括的其荧光发射谱随溶液浓度的变化，溶液中THF含量的变化以及离子强度的变化对P2’荧光发射谱的影响和P2’对蛋白质分子的响应特性。