【摘 要】
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通过一步细乳液聚合法制备荧光聚合物纳米粒子,不仅制备过程简单,而且所制备的纳米粒子有望具有良好的生物相容性和水分散性、容易进行功能化修饰。基于此,本论文通过细乳液聚合制备荧光聚合物纳米粒子,然后对纳米粒子修饰后得到比率检测次氯酸的荧光纳米探针;使用新型稳定剂代替常用稳定剂制备纳米粒子并研究其稳定机制;采用不添加稳定剂的方法制备了新型光开关荧光聚合物纳米粒子,并对其应用进行了研究。具体内容如下:(1
【基金项目】
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国家自然科学基金(51773056,51603067); 湖南省自然科学基金(2018JJ3143,2020JJ3021); 理论有机化学与功能分子教育部重点实验室开放基金;
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通过一步细乳液聚合法制备荧光聚合物纳米粒子,不仅制备过程简单,而且所制备的纳米粒子有望具有良好的生物相容性和水分散性、容易进行功能化修饰。基于此,本论文通过细乳液聚合制备荧光聚合物纳米粒子,然后对纳米粒子修饰后得到比率检测次氯酸的荧光纳米探针;使用新型稳定剂代替常用稳定剂制备纳米粒子并研究其稳定机制;采用不添加稳定剂的方法制备了新型光开关荧光聚合物纳米粒子,并对其应用进行了研究。具体内容如下:(1)用于可视化细胞内次氯酸(HCl O)成像的溶酶体靶向的比率荧光纳米探针对于探索HCl O相关疾病研究具有重要价值。基于此,我们通过细乳液聚合与表面修饰技术的方法,设计合成了一种基于荧光聚合物纳米粒子的比率荧光纳米探针(PNRFN),用于活细胞中的溶酶体HCl O成像。独特的纳米结构不仅可以有效分离HCl O传感单元(在纳米颗粒表面)和基于聚集诱导发射(AIE)的参比基团(在纳米颗粒的核心),以防止出现严重的ACQ现象,而且还具有优良的水溶性、高灵敏度和高选择性、良好的生物相容性和光稳定性等。由于纳米颗粒具有正电荷和良好的细胞膜渗透性,制备的PNRFN可以选择性地积聚在溶酶体中,从而可以进一步成功地用于跟踪溶酶体中的外源/内源性HCl O。(2)在细乳液聚合中,稳定剂在稳定两个互不溶相(即水和油)的分散中起关键作用。最近的研究表明,水溶性荧光染料可以用作细乳液稳定剂,以避免传统稳定剂带来的一系列不足。结合荧光共振能量转移(FRET)原理,以具有AIE性质的4-(1,2,2-三苯乙基)苯基十一碳烯-10-烯酸酯(TPE-Aly)为给体,曙红Y为受体和稳定剂,苯乙烯为单体,采用一步细乳液聚合法合成了具有荧光双发射特征的新型荧光聚合物纳米粒子。研究了稳定剂在细乳液油水表面上的聚集行为,利用FRET效率优化了给体-受体的结构和比例,进而优化了纳米粒子的大小和粒度,并计算了纳米粒子表面染料的聚集度。各种稳定性实验表明,曙红Y可以用作细乳液聚合的优良稳定剂,在功能材料研究领域具有广阔的应用前景。(3)基于FRET原理,以绿色荧光染料4-氨基-7-硝基-甲基丙烯酸乙酯苯并[1,2,5]噁二唑(NBDME)作为给体,使用能级匹配的具光致变色性质的2-(3’,3’-二甲基-6-硝基螺[苯并吡喃-2,2’-吲哚啉]-1’-基)乙基-甲基丙烯酸酯(SPMA)作为受体,通过无皂细乳液聚合法,利用11-(甲基丙烯酸氨基)十一酸作为共聚单体和稳定剂制备了新型光开关荧光聚合物纳米粒子(PFPNs)。在纳米粒子中引入共价结合的给体-受体基团,不仅提高了纳米粒子的结构稳定性,而且有效地避免了体系长期使用过程中的染料泄漏。结果表明,所制备的纳米粒子粒径在80 nm附近、分布均匀、光响应速度快、光开关可逆循环性能好、长期稳定性佳。基于这些优异的性能,聚合物纳米粒子可以成功地应用于光可擦写的荧光图案化。
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