AIE活性基团调控的共轭高分子纳米发光材料的生物应用研究

This program is mainly focused on the biological application of the tunable conjugated polymer nanomaterials (CPNs) based on AIE-active groups. We will choose tetraphenylethylene, 9-(diphenylmethylene)-9H-fluorene, 9,10-bis-(2,2-diphenyl-vinyl)-anthracene, 1,4-dihydropyridine or pyran derivatives, aza-β-diketonate as AIE-active unit, and carbazole, phenothiazine, BODIPY, aza-BODIPY as linkers. Highly regular and well-ordered D-π-A/D-A type conjugated polymer can be obtained by Pd-catalyzed cross-coupling reaction. NIR emission wavelength, low band gap and high fluorescence quantum efficiency can be improved by introducing different donor and acceptor groups in the conjugated polymer main chain backbone. Different types conjugated polymer nanoparticles (CPNs) can be prepared by changing poor solvent water fraction in aqueous solution via nanoprecipitation method, which can lead to great enhancement effect of fluorescent emission and be used for cell biosensing or biological probes. Electrochemiluminescence (ECL) response signals of CPNs can be produced via fluorescence resonance energy transfer (FRET) between ECL sensing and the acceptor-related analytes, which can be used for highly sensitive detection of biological molecules.

选择四苯乙烯、二苯芴乙烯、9,10-二乙烯基蒽、1,-4-二氢吡啶/吡喃衍生物、硼杂氮代β-二酮-(BF2)2等为AIE活性基团，以咔唑、吩噻嗪、BODIPY、aza-BODIPY等为共轭分子桥单元，通过Pd催化偶联反应，合成结构规整、排列有序的D-π-A/D-A型共轭高分子和三组分高分子。如在共轭高分子引入不同的donor与acceptor结构基团，产生空间效应和电子诱导效应，可改变高分子能级带隙，调控荧光发射波长，提高荧光量子效率。通过控制不良溶剂水的比例，采用纳米沉淀法，制备出中性、阳离子和阴离子型共轭高分子纳米粒子（CPNs）材料，使高分子聚集诱导(AIE)后荧光强度急剧增大，应用于活细胞荧光成像。通过发光体与分析底物之间的荧光共振能量转移(FRET)作用，使电致化学发光(ECL)响应信号发生变化，将CPNs作为ECL发光体的化学传感器应用于生物活性体高灵敏检测。

本项目以AIE活性基团调控的共轭高分子纳米粒子（CPNs）合成及生物荧光探针应用为研究主线，选择四苯乙烯、硼杂氮代β-二酮-(BF2)2等为AIE活性基团，以芴、咔唑、BODIPY等给电子或吸电子基团为共轭分子桥单元，通过Pd催化偶联反应，合成了40多种结构规整、高级有序的D-π-A/D-A型共轭高分子，应用于电致化学发光（ECL）响应的化学传感器、自示踪癌症治疗载药材料；进一步利用AIE活性基团与手性分子结合，发展出了一类新颖高效的圆偏振发光材料。本项目首次报道了具有AIE活性的CPNs应用于ECL传感器研究，并利用微量铱配合物大幅度增强了CPNs的ECL信号，研究工作取得了显著成果，为设计和制备高灵敏度和高发光效率的ECL探针材料提供了一种新的策略。与本基金项目研究内容相关的（标注21674046编号资助）已发表SCI学术论文29篇，其中IF>5.0论文16篇，研究成果主要由本课题组完成。