由于有机硅高分子材料的基团结构变化多样,进而其结构丰富和应用多样性。将具有不同性能的功能基团通过键接的方式连接到聚硅氧烷材料上,使有机硅高分子产品的种类得以丰富,进而拓宽应用范围。将稀土元素引入聚硅氧烷高分子基质中制备稀土高分子光致发光材料,有机硅高分子材料不仅可以很好地与某些稀土离子配位,还能从激发光中吸收能量并高效地传递给稀土离子,不仅提高稀土离子的发光性能,还使得有机硅高分子-稀土离子配合物的发光特性得到提高,进而提升其在生物治疗中的应用价值。相比于单光子而言,双光子具有深穿透的荧光特性,因而在各个应用领域中对双光子吸收材料需求极为迫切。因此,制备一种具有双光子吸收特性的聚硅氧烷自修复弹性体对其在生物应用中的价值提升具有重要意义。将萘酰亚胺染料和有机硅高分子结合,制备具有可调控发光性能的有机硅高分子荧光探针。并将其应用于生物成像中,为有机硅高分子荧光探针的可逆检测奠定一定的基础。本论文从以下三个方面出发,通过简单的巯烯点击反应、Mannich反应和酰胺反应设计并合成具有不同发光性能有机硅高分子荧光材料,随后研究了材料的相关性能,同时对不同类型的有机硅高分子荧光材料在生物成像中的应用价值进行了探索。(一)基于巯烯点击反应设计并合成了一系列不同官能团封端的新型官能团化的有机硅高分子聚合物P1和P2。该聚合物具有优异的热稳定性、光折射率和细胞低毒性。之后,我们采用酯基功能化的有机硅聚合物与稀土离子Eu3+/Tb3+进行配位,得到一系列具有独特荧光性能的有机硅高分子荧光材料。稀土铕配合物表现出典型的粉色荧光发射,稀土铽配合物也表现出了典型的绿色荧光发射。随着稀土配位离子比例的增大,荧光强度逐渐增强。该荧光材料已成功地应用于生物成像,其在细胞内的荧光发射与体外荧光谱图相对应,显示出了其在生物诊断方面的潜在应用价值。(二)基于Mannich反应设计并合成了一系列具有双光子吸收性能的可自愈的有机硅弹性体Cns。该弹性体具有合成方法简单、优异的光学性质、热稳定性、自修复性能和优异的机械性能。无论是聚合物D1的溶液还是弹性体Cns都表现出了蓝色的非典型发光现象。最重要的是,我们可以检测到弹性体中独特的双光子发光性质。由于有机硅弹性体的稳定性和低毒性,我们将该弹性体进行了细胞培养实验,实验结果表明弹性体Cns可以很好的进行细胞培养,表明其在生物成像中的应用潜力。这项工作为有机硅自愈材料的非典型双光子发光提供了新的研究思路。(三)基于酰胺反应设计并合成了一种次氯酸/谷胱甘肽可逆检测的以萘酰亚胺染料为基础的有机硅高分子荧光探针T1。该有机硅高分子荧光探针具有高灵敏度、稳定性和细胞通透性。T1的本征溶液发射出典型的绿色荧光,当在T1的溶液中加入次氯酸溶液之后,其荧光强度发生大范围的变化,几乎发生全部淬灭。当加入谷胱甘肽溶液后,其荧光强度达到了80%的恢复。根据其变化明显的颜色变化,我们将T1应用到细胞成像和活体成像中。我们可以发现,T1在细胞成像中不仅具有次氯酸/谷胱甘肽的可逆检测,还具有优异的双光子性能。除此之外,探针T1还可以实现体内斑马鱼的次氯酸/谷胱甘肽的可逆检测。该高分子探针在区分次氯酸氧化和谷胱甘肽还原之间的关系方面具有潜在的应用前景。