用AIE-型荧光探针研究高分子链动态行为

The profound understanding of polymer chain dynamics is of fundamental significance to a series of key issues (aggregation behavior of polymer chains in semi-dilute solutions, folding and defolding of proteins, host-guest interaction in macromolecular systems), which is calling for the creation and development of novel research tools. Modern scientific achievements have shown that the tool should match the scaling law of polymer chain segment and sensitively respond to the conformation and regio-structure changes of polymer chains. Based on previous works on AIE-materials, fluorescent probes and conjugated polymers, we found that AIE-active molecules are candidates for the demanding fluorescent tools. In this project, we try to label the well-defined polymer chains with AIE-active fluorogens, to extract information about the polymer chain dynamics from the fluorescence signal changes with different polymer structures, upon different physical interactions, in different micro-environments, and for different aggregation states, to quantitatively elucidate the relationship between fluorescence signal change and polymer chain dynamics, to set up a novel strategy for studying the polymer chain dynamics with AIE-active fluorogen labeling, and to provide an available tool for the investigation on fundamental scientific issues in polymer science.

高分子科学领域若干具有挑战性的重大课题（如亚浓溶液中高分子链的聚集行为、蛋白质折叠与解折叠、大分子主客体相互作用等）都涉及对高分子链动态行为的深刻理解，创新研究方法与开发研究工具至关重要。现代科学研究成果表明：准确有效地获取高分子链段动态行为信息的工具在尺度上需要与链段相匹配，在结构层次上要对构象变化和区域结构敏感。基于聚集诱导发光(AIE)材料、荧光探针设计与研制、共轭高分子合成的前期工作，我们发现：具有AIE-性能的发光分子能够满足这两项要求，因此本项目拟用具有AIE性能的生色团作荧光探针来标记结构明确的高分子链，通过荧光信号在不同化学结构、不同物理作用、不同微观环境、不同聚集状态下的变化，深刻了解高分子链的动态行为，明确荧光信号变化与高分子链动态结构变化的定量关系，初步建立用AIE-型荧光标记研究高分子链动态行为的新方法，为高分子科学基本科学问题的研究提供可借鉴的研究工具。

本项目用具有AIE性能的生色团作荧光探针来标记结构明确的高分子链，通过荧光信号在不同化学结构、不同物理作用、不同微观环境、不同聚集状态下的变化，获得了对蛋白质折叠-解折叠、DNA与组蛋白相互作用、阳离子型探针分子跨越细胞膜磷脂双层的动力学、高分子链的共非溶剂效应、水凝胶形成过程中的马兰戈尼效应的动态过程、发光聚合物主/侧链之间的相互作用的新的信息和认知，丰富了对高分子链的动态行为的细节的了解；与香港科技大学合作，通过荧光信号变化与高分子链动态结构变化的定量关系，初步建立了用AIE-型荧光标记研究高分子链动态行为的新方法，为高分子科学基本科学问题的研究提供了可借鉴的研究工具。