水溶性共轭聚合物因其同时具有共轭聚合物优异的光学性质和聚电解质的水溶性而在生物检测、分析、生物成像等方面有着广泛的应用。目前,用于生物成像的水溶性共轭聚合物就侧链挂接的离子型官能团来说,大部分采用的阳离子型官能团,其纳米粒子在体内循环时易发生非特异性蛋白吸附,从而影响在肿瘤组织的增强渗透保留效果;而且在进行细胞荧光成像时,存在着被细胞内吞后易被细胞膜吸附等问题。两性离子型水溶性共轭聚合物由于侧链同时挂接阴离子和阳离子,可望有效抵抗非特异性蛋白吸附,并改善材料被细胞膜吸附的问题,从而可能实现更好的肿瘤靶向作用和生物成像效果。另一方面,双光子吸收红光/近红外发射荧光材料由于光损伤小,信噪比较高以及深度检测成为生物成像领域发展的重要方向之一。因此,本论文设计、合成了以芴为电子给体(D),掺杂电子受体(A)4,7-双(2-溴-5-噻吩基)-2,1,3-苯并噻二唑,以烯键为桥连单元的D-π-A-π-D型两性离子型水溶性共轭聚合物P1’’和P2’’,实现了双光子激发,红光/近红外荧光发射,并探究其光物理性质和生物应用。1.将铵根阳离子、羧酸根阴离子分别引入到水溶性共轭聚合物的不同侧链上,设计合成了非甜菜碱型两性离子型水溶性共轭聚合物P1’’。P1’’可作为比例型荧光探针实现红光/近红外荧光发射;与具有相同主链结构的阳离子型水溶性共轭聚合物相比,P1’’在生物环境下具有非常高的稳定性和抗非特异性蛋白吸附性能,并表现出较高的细胞摄取率,能够有效改善细胞成像时的细胞膜吸附问题。P1’’的单线态氧量子产率达到62.4%,有望作为优异的光敏剂用于肿瘤细胞的光动力治疗。2.将铵根阳离子和磺酸根阴离子引入到水溶性共轭聚合物的同一侧链上,设计合成了甜菜碱型两性离子型水溶性共轭聚合物P2’’。P2’’与P1’’一样可实现红光/近红外荧光发射;磺酸甜菜碱结构保证了P2’’在各pH环境也具有非常高的稳定性。与P1’’相比,P2’’在生物环境下具有更加高的稳定性和抗非特异性蛋白吸附性能,并表现出更高的细胞摄取率,从而达到更高的生物成像效率。同样的,P2’’的单线态氧量子产率可以达到24.36%,也有望作为优异的光敏剂用于肿瘤细胞的光动力治疗。