基于共轭聚合物的pH纳米探针的制备与特性研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:quhongliangs
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共轭聚合物纳米粒子(CPNs)作为探针材料具有良好的荧光特性、小尺寸、高亮度、生物兼容性及电子和光学性质可调节等优点。近年来,共轭聚合物纳米粒子因其在生物分析方面的潜在应用而引起了广泛关注。pH是细胞和环境的一项重要指标,精确并快速地检测pH具有重要意义。pH荧光探针具有超高灵敏度,良好的时空高分辨率,以及操作简单等优点,因而大量的研究工作致力于新型pH荧光探针的设计与构建。本文构建了一系列基于共轭聚合物纳米粒子的pH荧光探针,并对共轭聚合物的结构、纳米粒子的组成等因素对探针的传感特性的影响进行了系统的研究。  本文通过Suzuki聚合反应在聚芴类共轭聚合物的侧链和主链分别引入具有质子化和去质子化的可逆特性的吡啶基团,合成了两种含有吡啶单元的共轭聚合物(PFPyT和PFPy),并对上述聚合物进行了1H NMR、GPC等结构表征及分析。由PFPyT通过再沉淀方法制备而成的纳米粒子的荧光发射特征在酸性范围内对pH表现出响应特性;而由PFPyT和无光学活性的两亲性嵌段聚合物磺化聚苯乙烯(PS-SO3H)通过共沉淀得到的复合纳米粒子探针则在更宽的酸碱度范围内(pH=4.8-13)表现出pH响应特征。对比实验结果表明pH响应位点为PFPyT侧链的吡啶基团。在吡啶基团质子化的情况下,氮原子的孤对电子不参与聚合物主链的π-电子离域,产生吸收光谱的蓝移和荧光的淬灭。而PS-SO3H改变了探针的pH响应范围,由于磺酸的电离,在纳米粒子形成的同时将吡啶基团质子化,预先改变了探针的吸收和荧光发射,在探针的构筑上,PS-SO3H起到了质子海绵的作用,通过复合PFPyT展现出更宽的pH响应;  另一共轭聚合物,即主链含吡啶的聚合物PFPy,被用来构建双色荧光响应的pH探针。研究发现,在不同pH条件下,硝基芳香族化合物对于探针的淬灭程度不同。当探针接触分析物(TNT或者PA)时候,会发生光致电子转移过程(PET),表现为聚合物的荧光淬灭。在酸性条件下,pH=1时,聚合物主链的吡啶氮原子被质子化,改变了聚合物骨架的电子分布,降低了LUMO能级,从而改变了荧光淬灭行为。
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