光响应性高分子,是指在吸收光能后,能够在分子内或分子间产生化学和物理变化的一类功能高分子。光作为一种外源性的刺激,具有可控的空间性和瞬时性,能够在无需与材料接触的条件下,引起反应的发生。光同时具有波长、强度、偏振等多种参数的可调性,这些性质使得光响应性高分子成为一个重要的研究分支,并且在自修复材料、柔性智能机器人、液体传输、癌症治疗等领域有着重要的应用。目前常用的光响应基团,如偶氮苯,二硫键、螺吡喃和二芳基乙烯等基团,其光激发波长均处于紫外光区。由于紫外光较低的透过率及易引起材料老化等问题,极大限制了此类光响应性材料的应用范围。发展更加温和条件刺激的光响应性高分子,不仅能够拓宽光响应性高分子的应用领域,同时更符合实际应用需求。本论文基于光响应性的含硒/碲高分子,研究其在材料性能调控、三维光图案化和癌症治疗等方面的应用。主要取得以下三部分成果:一、发展了基于二硒键和二硫键的光波长控制的动态交换反应,并通过控制光波长,实现了对含二硒键和二硫键材料拉伸性能的调控。利用二硒键和二硫键键能的差异,当两者处于同一体系中时,在高能量紫外光的照射下,二硒和二硫分子能够发生动态交换反应,并生成含有硒硫键的交换产物。当使用特定波长的可见光照射时,硒硫交换产物会重新转化为二硒和二硫两种最初反应物。这种交换反应表现出明显的光波长依赖性。对这一反应在不同光波长下所达到的不同光静态,及达到不同光静态时反应中各组分含量随光波长的变化进行了研究。利用这一光波长调控的动态反应,实现了对含二硒键和二硫键材料特定波长光诱导“黏合-分离”过程,并且“分离过程”可以通过远程激光触发。此外,该交换反应也可在还原剂的催化下进行,催化剂推动交换反应的发生,而光趋于拉动反应回到初始态。利用还原剂和特定波长光的照射,该体系有望成为利用光作为能量输入的耗散体系。二、提出了利用溶胀力诱导热固性材料三维光图案化的方法。溶胀行为是高分子材料在溶剂存在下,体积发生膨胀的普遍现象。溶胀力的引入弥补了机械力对拉伸设备要求较高的缺陷,并且这一方法具有不受材料尺寸和形状限制的优势,能够实现在薄膜材料、块状材料、曲面圆柱体材料表面进行三维光图案化。材料的溶胀行为受材料本身交联度及杨氏模量的影响,交联度相同的条件下,杨氏模量越高,材料溶胀率越小。材料的溶胀和收缩过程是等比放大和缩小过程,通过溶胀力诱导所获得的图案是掩模版等比缩小图案,因此图案不会存在变形问题。图案化等比缩小比例,由材料在溶剂中的溶胀率所决定。相同条件下,材料溶胀率越大,其通过溶胀力诱导的三维图案越小。这一“缩印”过程有望成为高于激光打印精度的图案化方法。相比于二维图案而言,溶胀力诱导的三维图案,不仅使得图案更加生动立体,也能够反映出图案光照区域更多的细节。二硒键的引入,不仅拓展了材料光波长响应范围,使利用投影设备直接进行光图案化成为可能,而且使材料可利用热压等方式进行加工再利用。三、利用含碲高分子与多种金属的配位作用及其超灵敏的氧化响应性,实现了光/射线响应性的含碲纳米载体的药物控释,并通过响应性含碲高分子搭建了多种治疗联用平台。利用含碲高分子与顺铂的配位作用,在提高小分子药物体内长循环稳定性的同时,配位作用还能够抑制含碲高分子及顺铂的细胞杀伤活力。当受到低剂量射线辐照后,两者的细胞杀伤活力能够得以恢复。这种通过射线触发毒性的设计,能够有效减轻癌症治疗过程中,纳米药物对非辐照区的毒副作用。含碲高分子的超灵敏响应性,使得纳米药物能够在2 Gy低剂量射线辐照下实现包载药物的释放。低剂量射线响应性,更加符合临床应用要求。这一体系同时具备放疗的靶向性和化疗的高效性,实现了化疗与放疗联用的目的。延续这一思路,利用含碲高分子的超灵敏刺激响应性,采用层层组装的方式,制备了光响应性含碲高分子聚合物膜。层层组装膜,不仅具有与患处更大的接触面积,同时具有更高的物质迁移效率。含碲高分子多层膜在未受到光照刺激的条件下,表现出较好的生物兼容性;在光照的刺激下,多层膜中的光敏剂能够将三线态氧转化为具有细胞杀伤活力的单线态氧,表现出明显的细胞杀伤作用,同时能够引起多层膜中包载的药物分子的释放。利用含碲聚合物多层膜的光响应性,能够搭建化学治疗和光动态治疗联用平台。