共轭聚合物因具有独特的π-π*共轭电子结构,电子可以在其主链上自由地迁移,因而共轭聚合物可以实现荧光响应信号成百上千倍的放大。共轭聚合物,尤其是水溶性的共轭聚电解质,作为一类新型的化学和生物传感材料具有较大的摩尔吸光系数、分子导线效应、检测灵敏度高和生物兼容性好等诸多优点。近年来,基于共轭聚合物的荧光化学传感探针研究取得了较大的发展,在无机离子、有机小分子和生物分子检测等领域已经显示出强大的应用潜力。　　 本论文将具有荧光放大作用的共轭聚合物和自旋标记技术相结合,以期开发一类新型的、高灵敏的、高选择性的自旋标记荧光放大分子探针。常用于自旋标记的氮氧自由基对共轭聚合物的荧光有很好的猝灭作用,而保留着顺磁性和氧化性。当其捕集自由基或被还原后,顺磁性消失,其对共轭聚合物的荧光猝灭作用也消失,表现为伴随着自由基的捕集,或顺磁基团的还原,聚合物的荧光从猝灭态向亮态的转换,从而可实现荧光-顺磁双模式检测自由基或表征氧化还原状态。　　 本论文共分为四章:　　 第一章,前言。首先简要介绍了共轭聚合物的信号放大机理并综述了共轭聚合物荧光探针在无机离子、中性小分子以及生物活性物质分析方面应用等研究领域的最新进展。然后对自旋标记荧光探针进行了简要介绍并阐述了其在检测还原性小分子及自由基等领域的应用。在此基础上提出了本论文的研究设想。　　 第二章,水溶性末端型自旋标记荧光共轭聚合物的研究。在这一章,合成了水溶性的侧链带磺酸根的聚苯撑乙炔撑共轭聚合物(Sulfonated Poly(phenyleneethynylene,PPE-SO3),考察了其与4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(4-Amino-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy,4-NH2-TEMPO)分子间的猝灭作用,以及两者混合溶液对抗坏血酸的荧光响应情况。在前述分子间作用实验的基础上,设计并合成了末端带有氮氧自由基的共轭聚合物。由于顺磁性的氮氧自由基对共轭聚合物光致激发态的猝灭作用,该共轭聚合物呈弱荧光、强ESR性质。当末端氮氧自由基被抗坏血酸还原以后,其顺磁性消失,伴随着ESR信号的降低,共轭聚合物的荧光增强。末端型自旋标记荧光共轭聚合物对抗坏血酸表现出了分子设计预期的双模式响应,但其灵敏度尚有待提高。此阶段的研究为后续优化分子设计提供了实验依据,对后续实验具有指导意义。　　 第三章,水溶性侧链型自旋标记荧光放大传感探针的研究。设计并合成了水溶性侧链自旋标记共轭聚合物PPE-TEMPO-SO3,旨在通过将氮氧自由基共价结合到共轭聚合物的侧链上以提高自旋标记效率。实验表明该探针对还原性的抗氧化剂具有选择性的响应,通过巯基屏蔽剂的使用,可以消除含巯基抗氧化剂的干扰,提高对抗坏血酸检测的选择性。在20-120 nM范围内,PPE-TEMPO-SO3对抗坏血酸具有良好的线性响应,检测限为5 nM。更为重要的是,该探针应用于抗坏血酸的检测是一个可逆的过程。该探针检测抗坏血酸以后,顺磁性消失,伴随着ESR信号的降低,荧光增加;经抗坏血酸还原的顺磁基团,经光照处理后,顺磁性恢复,ESR增强,共轭聚合物复为荧光暗态。自旋标记共轭聚合物的这一特性为发展可逆开关型双模式分子探针提供了新的思路。此外,研究结果还表明,所设计合成的侧链自旋标记共轭聚合物对偶氮二异丁腈(AIBN)光化学反应产物,碳中心自由基表现出良好的荧光.顺磁双模式响应。本章还对自旋标记导致共轭聚合物荧光猝灭的机理进行了研究,荧光寿命分析结合分子轨道能量的计算,表明氮氧自由基对共轭聚合物荧光的猝灭是通过电子转移机制实现的。　　 第四章,水溶性超支化自旋标记荧光放大传感探针研究。传统的线型共轭聚合物,为激子沿着共轭主链自由迁移提供了一维的空间。超支化共轭聚合物具有支链的结构,可以增加激子迁移的途径,为提高荧光放大效率提供了机会。我们设计并合成了侧链含有氮氧自由基的超支化共轭聚合物,并初步研究了其对抗氧化剂以及碳中心自由基的响应情况。