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水溶性聚噻吩衍生物具有生物相容性好、毒性低、易于合成和在可见光范围内颜色变化显著、光学响应高、灵敏度高等优异特性。由于其具有与DNA或蛋白质等生物大分子结合后，聚合物分子骨架结构或空间构型发生变化，输出可检测的光学信号的特殊性能，迅速成为生物荧光探针研究的热点之一。近十年来，水溶性聚噻吩衍生物已在基因检测、蛋白质和酶浓度或活性的测定、抗原-抗体识别、细菌检测及细胞成像等领域得到了广泛的应用。 本论文在国内外文献调研的基础上： 1）通过酯化反应和亲核取代反应分别制备了4种聚合中间体，分别为:N-叔丁氧基羰基-L-丝氨酸、2-(3-噻吩基)-p-甲苯磺酰基乙醇、(S)-3-[2-（3-噻吩基）-乙氧基]-2-三叔丁羰氨基丙酸和甲基-[(S)-2-三叔丁羰氨基-3-(2-噻吩基-3-乙氧基)]丙酸盐; 2）采用三氯化铁氧化聚合法成功制备了2种亲水性聚噻吩衍生物，具体为:聚3-[(S)-5-氨基-5-羧基-3-戊氧基]-2，5-噻吩(以下简称POWT)和3-[(S)-5-氨基-5-羧基-3-戊氧基]-2，5-噻吩-共-3-[(S)-5-氨基-5-甲酯基-3-戊氧基]-2，5-噻吩聚合物(以下简称POWT-co-POMT)，用红外光谱法(FT-IR)、核磁共振法(1H NMR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光发射光谱(PL)等对聚合所需中间体、POWT和POWT-co-POMT进行了分析和表征。光物理研究表明:室温条件下，pH=5.0时，3-[(S)-5-羧基-5-氨基-3-戊氧基]噻吩氯化物(OWT)和3-[(S)-5-羧基-5-氨基-3-戊氧基]噻吩氯化物/3-[(S)-5-氨基-5-甲氧羧基-3-戊氧基]-2，5-噻吩氯化混合物(OWT/OMT)的最大紫外吸收波长(λabmax）分别在230nm和234nm处，OWT和OWT/OMT的最大荧光发射波长(λemmax）分别位于360nm和367nm处，可发射出明亮的蓝色光;POWT及POWT-co-POMT的λabmax分别在395nm和408nm处，POWT及POWT-co-POMT的λemmax位于550nm和565nm处，可发射出明亮的黄色光。 2种水溶性聚噻吩衍生物对溶液pH值、温度及溶剂响应研究结果表明: 1）pH值的改变对二者的影响是不相同的。 (1)POWT的等电点为pH=5.0，当聚合物溶液的pH值从2.0升高至11.0时，POWT的紫外吸收强度呈先降低、再升高的趋势，pH=5.0时POWT的紫外吸收强度最低。同时，随着pH值从2.0至11.0，其λabmax也表现出先蓝移、后红移的现象，pH致变色现象明显。此外，荧光发射强度却是呈降低、增高、再降低的趋势，λemmax出现先蓝移后红移，这是聚合物POWT在不同pH值下构象及聚集态改变所致。 (2) POWT-co-POMT的等电点位于pH=6.0。当pH值从2.0升高至到11.0的时，紫外吸收强度先逐渐降低、再逐渐升高，吸收波长也蓝移再红移，与POWT的现象相近。PL性质也与POWT相同，在紫外灯下同样表现出较为明显的pH致变色现象。 2）随着溶液温度的升高，POWT和POWT-co-POMT紫外吸收强度逐渐降低且λabmax发生蓝移。同时，POWT和POWT-co-POMT荧光发射强度逐渐降低且λemmax出现蓝移，在紫外灯下可以观察到较为明显的热致变色现象。 3）POWT和POWT-co-POMT易溶于极性溶液，溶解能力的顺序为:纯水＞水∶甲醇＞水∶乙醇＞水∶乙腈，随着溶剂极性的减小，POWT和 POWT-co-POMT的紫外吸收强度呈增加趋势，abmax出现红移，同时，POWT及POWT-co-POMT荧光发射强度呈升高趋势，λemmax出现红移，在紫外灯下可以观察到较为明显的溶剂致变色现象。 将合成的POWT及POWT-co-POMT，分别应用于正常胸腺基因TB4及胸腺癌基因BRCA-1的40个碱基的单链DNA(ssDNA)检测，紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱结果表明，在20℃，pH=7.5的三羟甲基氨基甲烷-盐酸(Tris-Hcl)缓冲溶液中，POWT和POWT-co-POMT与DNA分子间的存在一定的相互作用，当聚合物浓度为0.008g/L时，可分别与2.4nmol的40个碱基的TB4 ssDNA和46个碱基长度的BRCA-1ssDNA及其相应的互补链产生光学响应。在检测TB4ssDNA中，先加入目标ssDNA的互补链，POWT和POWT-co-POMT溶液的λabmax均红移了7 nm，吸光强度分别增强了3.1％和2.3％，这是由于聚合物与ssDNA通过静电相互作用及氢键形成二维聚合物/ssDNA复合物，分子链聚集，有效共轭长度增加所致。而λemmax也分别红移了5nm和6nm，荧光强度减小8.1％和11.7％，这是由于分子间聚集发生内消光和荧光淬灭所致。当加入目标ssDNA后，互补的ssDNA与聚合物，形成了三线螺旋态的聚合物/dsDNA复合物，POWT和POWT-co-POMT溶液的λabmax均又蓝移了3nm，λemmax也随之蓝移了2 nm和3 nm，荧光强度分别提高12.5％和17.8％。在紫外灯下，随着TB4的互补ssDNA和目标ssDNA的先后加入，POWT和POWT-co-POMT溶液相应地表现出由亮黄色变为暗黄色再变为亮黄色的变化，ssDNA的检测浓度为10-7mol/L。在BRCA-1相关ssDNA检测中出现的变化情况及趋势与TB4相关ssDNA相似。