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本论文设计并合成了侧链带羧基的阴离子聚噻吩及侧链修饰有二氢吡啶的阳离子聚噻吩(PTDHP)衍生物。利用羧基与金属离子(Gd3+和Ni2+)的配位能力组装制备了杂化水凝胶和具有细胞穿透作用的复合物，研究了带羧基聚噻吩在水凝胶和胞内特异性成像中的应用。除此之外，基于二氢吡啶(DHP)调控细胞内活性氧的表达和清除活性氧的能力，利用PTDHP实现了细胞内活性氧的调控及低细胞毒性、高光稳定性的细胞成像，主要内容如下: 1.设计合成了侧链带羧基的阴离子聚噻吩PT-COOH，利用钆离子与羧基及磷酸根之间的螯合作用，以鲑鱼精DNA、侧链修饰有羧基的聚噻吩PT-COOH与钆离子为原料制备了一种新型的聚噻吩-DNA杂化水凝胶，该水凝胶不仅具有成像能力还能原位捕获细胞并对捕获的细胞实现杀伤。 2.基于镍离子Ni2+与羧基、组氨酸His6的螯合作用，利用侧链带羧基的聚噻吩PT和细胞穿透肽Tat-His6成功制备了超分子复合物PT/Ni2+/Tat-His6。该复合物能高效、快速地进入细胞，并利用Ni2+对His10标签的高度亲和性实现了细胞内表达His10细胞器的特异性成像。细胞器的特异性成像对研究蛋白定位及其功能研究具有重大意义。 3.基于聚噻吩的超分子复合物PT/Ni2+/Tat-His6与生物膜的相互作用及不同细胞其细胞膜的成分及结构差异，实现了对病原菌及哺乳动物细胞多模式的选择性杀伤。复合物的电正性能够与细菌（表面负电荷密度高）发生强的相互作用并表现出良好的抗菌效果，此时复合物本身对于哺乳动物细胞没有体现出明显的毒性。此外，继续利用复合物敏化产生活性氧(ROS)的能力，实现了光照条件下对哺乳动物细胞的有效杀伤。 4.设计合成了侧链修饰有二氢吡啶DHP的阳离子聚噻吩PTDHP。在光照条件下，PTDHP敏化周围的氧气分子产生的ROS能够被二氢吡啶通过氧化生成吡啶环而消耗。因此，PTDHP在实现细胞膜成像的同时还因为DHP对ROS的清除能力使得PTDHP具有良好的生物兼容性和高的光稳定性。 5.基于DHP能够有效抑制细胞内由血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)诱导产生ROS的性质，利用PTDHP实现了细胞内ROS的有效调控。与此同时，DHP的二氢吡啶环经ROS的氧化作用变成吡啶环，通过光照破坏DHP的结构导致PTDHP调控ROS能力的失活，实现了光调控。