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发展分析化学新方法对人类生活以及社会发展都具有重要的意义,其中,活体层次开展脑内化学物质高效分析方法的研究,对于认识和揭示生命过程的分子基础具有重要的意义。课题组一直致力于活体分析新方法新原理的发展,而在研究过程中我们发现,利用新材料是建立活体分析新方法的有效途径之一。例如,利用碳纳米管可以实现活体原位电化学分析,利用纳米金可以实现活体离线分析。受到这些工作的启发,进一步考虑设计合成新型功能材料用于活体分析。 利用离子自组装发展新型功能超分子材料已成为科学家们研究的热点,而咪唑阳离子是咪唑环上氮位均被取代而形成的阳离子结构,由于其具有优良的结构可设计性、功能可调节性为离子自组装技术发展新型功能材料提供了新的契机和可能。基于此,本论文围绕着咪唑阳离子自组装发展新型功能材料并用于活体分析这个思路开展了研究:设计合成对称咪唑双阳离子,研究了其与对称磺酸根阴离子之间的组装规律;制备出新型功能材料,发展了功能材料的应用;最终,成功地利用设计合成的眯唑阳离子功能材料发展活体分析新方法。所取得的成果概述如下: (1)咪唑阳离子的离子自组装规律研究。设计合成了一系列不同碳链长度的对称咪唑双阳离子,研究了其与对称磺酸根阴离子的ABTS以及靛蓝(IC)之间的离子自组装行为。研究发现,官能团的改变能影响离子材料的堆积方式,以及阴阳离子尺寸匹配效应能够影响离子材料的性质。随着碳链长度的增加,当阳离子中咪唑环之间的距离与阴离子中磺酸根的距离相当时,溶液开始出现沉淀;在与靛蓝自组装的体系中,碳链长度的进一步增加能够改变离子材料的形貌与性质,这种变化是由组装方式的不同导致的。 (2)咪唑阳离子自组装材料的功能及应用。以碳链为十的对称咪唑阳离子与ABTS形成的离子材料为研究对象,系统研究了这种离子材料的功能和应用。其一,利用本离子材料优良的固体荧光性能,研究了其在固态光波导器件中的应用;其二,利用本离子材料优良离子网络结构,发展了其对小离子氯化锂的包裹,并实现了电子导电率和离子导电率的双重提高;其三,利用本离子材料对溶剂的刺激响应性,发展了其对荧光探针罗丹明6G的包裹,并实现了对白酒酒精度的测定以及对甲醇含量超标的假酒分析。 (3)基于咪唑阳离子自组装材料发展活体分析新方法。针对活体分析的要求,将电化学催化剂亚甲基绿引入碳链为十的对称咪唑阳离子与ABTS形成的离子材料中,成功地构筑了生物辅酶NADH的电化学传感。由于NADH是各种脱氢酶的辅酶,故这种离子材料能够构建基于脱氢酶的电化学传感器,有望为活体分析提供新的方法。