荧光方法由于其在材料制备、生物医药等多方面存在着极为重要而广泛的应用价值,已经成为21世纪最重要的研究课题之一。在本论文中,我们结合可控／活性自由基聚合,点击化学和迈克尔加成等先进合成技术,制备了结构明确的两亲性嵌段聚合物用于可视化药物释放的研究,以及新型基因载体用于荧光实时观测基因释放的过程。最后我们同样利用荧光方法实现对氟离子的检测。具体来说,本论文的工作包括以下四个方面：1.刺激响应性嵌段共聚物的超分子自组装越来越多地被用作药物载体来输送药物。近年来在细胞水平原位地跟踪组装体触发分离及药物释放过程备受关注,但这方面仍然面临巨大的挑战。我们报道制备了双亲水性嵌段共聚物在热响应嵌段共价连接α,β-不饱和醛酮淬灭的香豆素。嵌段共聚物热诱导形成胶束,被细胞内吞后可以实现内涵体逃逸,并可以在还原性细胞浆中和巯基化合物(谷胱甘肽)发生不饱和醛酮的迈克尔加成反应,导致胶束-单体的转变。同时伴随荧光增强和触发药物释放,实现药物释放的可视化。2.基因疗法的出现为治疗一些严重的基因遗传疾病提供了潜在的可能。人们设计了很多基因载体以增加基因转染效率和降低载体的毒性。然而在细胞内观测基因传输的整个过程仍是一个很大的挑战。我们在这里设计了一种基于PDMAEMA和疏水性巯基敏感的α,β-不饱和酮淬灭的小分子PyCMA的两亲性分子(PyCMA-PDMAEMA), PyCMA-PDMAEMA这种两亲性分子可以组装成胶束纳米粒子从而进一步和DNA产生静电络合作用而得到复合物,这种复合物可以通过细胞内吞作用和进一步的内涵体逃逸作用进入细胞浆中,通过在细胞浆的中性pH下分子上的PyCMA和胞浆中浓度很大的谷胱甘肽发生Michael加成反应,从而使得两亲性分子转变成亲水性分子,使得复合物解离并且释放出DNA,并且在这个过程中伴随着荧光的增强。这个工作是研究了一个新型的基因载体,可以在生物刺激下响应释放DNA,并且产生的荧光具有可视化的效果,同时这个体系具有较好的转染效率和较低的细胞毒性。3.我们报道了基于两亲性嵌段共聚物的荧光检测体系,该体系对在水相中的氟离子的检测具有高度选择性和敏感性,是一种荧光增强的反应性的探针。受到Swager工作的启发,利用氟离子诱导的环化反应,将非荧光的部分变成荧光基元。氟离子反应性基元(SiCouMA)结合在两亲性嵌段共聚物在温敏性的嵌段中。首先利用RAFT聚合合成PEO-b-P(MEO2MA-co-OEGMA-co-SEMA),然后再进行后改性。合成的两嵌段共聚物在室温下溶解于水中,在临界胶束化温度(CMT,33℃)以上自组装成胶束。在氟离子存在的条件下,非荧光的SiCouMA基元可以发生环化反应,形成高荧光的香豆素基元(CouMA)。这样,PEO-b-P(ME02MA-co-OEGMA-co-SiCouMA)嵌段共聚物能够作为高效选择性的荧光增强反应性探针来检测水溶液中的氟离子。20分钟内,在0-1600倍于SiCouMA量的氟离子范围内,嵌段聚合物分别在20℃时的单链溶液和40℃时的胶束溶液时,分别展现了88倍和30倍的荧光增强倍数,检测限分别是0.065ppm和0.05ppm。最重要的是,在低的氟离子浓度范围内,氟离子浓度和荧光强度是线性相关的(对于单链溶液,20℃时是0-15ppm,对于胶束溶液来说,40℃时是0-8ppm)。有趣的是,当SiCouMA基元完全转换成可以发荧光的香豆素基元后,在20-60℃的温度范围内,嵌段聚合物溶液的荧光强度随着温度升高而线性下降,表明该体系进一步应用到荧光温度探针领域的可能性。4.我们还研究了一种可以通过荧光手段在有机相或水相中检测氟离子的化学传感器,该传感器是基于两个可以检测氟离子的小分子而设计的,即NBD单体(NBDAE)和一种香豆素衍生物(SiCouMA),这两个小分子分别标记在嵌段聚合物的两个嵌段上,即P(St-co-SiCouMA)-b-P(NIPAM-co-NBDAE)。该聚合物是结合可逆加成-断裂链转移聚合和缩合反应合成得到的,St为聚苯乙烯,NIPAM为N-异丙基丙烯酰胺。当这种聚合物以单链形式溶解在四氢呋喃中时,逐渐向溶液中加入四丁基氟化铵后,SiCouMA上的硅保护基脱去,随后发生成环反应致使荧光显著增强,而NBD基团由于氢键作用荧光则逐渐减弱,同时,溶液的宏观颜色由绿色变为淡黄色。当嵌段聚合物在水中自组装成胶束粒子时,加入氟化钠后,SiCouMA上的硅保护基也会脱去,随后发生成环反应致使荧光的增强,但NBD的荧光则由于大量水的存在破坏了氢键作用,从而使得荧光基本不变。在四氢呋喃溶液中对于四丁基氟化铵的检测限位0.009ppm,在水中对氟化钠的检测限为0.11ppm。在低的氟离子浓度下,氟离子浓度和荧光谱图中两个发射峰的比率(F408/F530)是呈很好的线性关系的(四氢呋喃中为0-30ppm,水中为0-10ppm)。这个工作是一个既可以在有机相又可以在水相中检测氟离子的例子。另外,在聚合物上的SiCouMA基团完全反应后,荧光谱图中两个发射峰的比率(F530/F408)是随着温度的增加而增大的,显示了该体系在温度传感器方面的潜在应用价值。