双光子半导体聚合物量子点的制备及比率型荧光传感与成像应用

Two-photon fluorescence technique has provided a prosperous application in biosensing and bioimaging due to its high signal-to-noise ratio, dark field image, no light-induced harmness and high spatial resolution. A key scientific problem of the above-mentioned research is to develop fluorescent probes which combining both good two-photon performance and potential application in biotechnology. Semiconducting Ploymer Dots (Pdots) is a new kind of fluorescence material with good biocompatibility and ultra-large two-photon absorption cross section. Combining with ratiometric fluorescence technology and functionalized modifications, this project aims to design and prepare new Pdots,develops new theory and new method in two-photon fluorescence detection or bioimaging of enzymes and biological small molecules.This work will provide new strategies for designing new two-photon Pdots, extend the application of two-photon fluorescence probe in the field of biochemistry. Meanwhile, it also provides a set of methods and effective tools for revealing the linkage between biological molecules and the biological phenomena.

双光子荧光技术由于具有高信噪比、暗场成像、能避免荧光漂白和光致毒、空间分辨率高等优点在生物传感及荧光成像领域显示了广阔的应用前景。发展具有较大双光子吸收截面且具生物应用功能的荧光探针在生物传感与成像应用中尤为重要。半导体聚合物量子点（Semiconducting Polymer Dots，Pdots）是一类生物相容性好且具较大双光子吸收截面的新型荧光材料。本项目旨在设计、制备新型Pdots，通过功能化修饰，结合比率荧光技术，发展基于 Pdots的用于生物酶、生物小分子分析的双光子荧光检测、成像的新原理和新方法。本项目的成功实施将为双光子 Pdots 的设计制备提供新策略，拓展双光子荧光探针在化学、生物领域应用，为揭示生物分子与活性生命现象间的关联提供科学方法和有效工具。

双光子荧光成像技术由于具有高信噪比、空间分辨率高、抗光漂白和低光毒性等优点而表现出了较大的应用潜力。目前，该领域的重要任务之一是发展具有较大双光子吸收截面且具生物应用功能的荧光探针。半导体聚合物量子点（Semiconducting Polymer Dots，Pdots）是一类生物相容性好且具较大双光子吸收截面的新型荧光材料，适宜用来发展双光子荧光探针用于生物传感与成像。. 本项目对双光子Pdots的设计制备、比率荧光技术、功能化修饰及生物应用等科学问题展开了研究。截止目前，项目基于Pdots材料的良好综合性能，成功构筑了5种可用于生物酶（乙酰胆碱酯酶和碱性磷酸酶）、生物小分子（谷胱甘肽、铜离子和pH）传感的双光子、比率型荧光探针，其中2个探针成功用于活细胞及斑马鱼活体成像。总的来说，本项目的顺利执行为Pdots荧光探针的设计制备提供了新策略，为生物酶和生物小分子的分析和成像提供了新方法和新技术，为双光子探针的开发和实际应用增添了新内容及新思路。