可激活光敏剂可以有效提高治疗的精度和效果,可激活系间窜跃是设计可激活光敏剂的一个重要的策略。系间窜跃是指分子的单重激发态到三重激发态的非辐射跃迁过程,激发态动力学研究可以直观的剖析系间窜跃过程,对于合理的设计可激活光敏剂有着非凡的指导意义,然而,关于可激活光敏剂的研究重心大多在一次性激活或者增强系间窜跃上,鲜有系统的研究材料的激发态动力学的工作出现。为此,本论文以寡聚苯乙炔为共轭骨架设计了一系列材料,通过飞秒瞬态吸收光谱和量子化学计算等手段解析出结构与系间窜跃的关系,并在此基础上设计了两个可激活光敏剂进行应用研究,反向验证了理论研究的成果。(1)在本论文的第一部分工作中,设计了四种结构相似的寡聚苯乙炔衍生物(PE1-PE4),虽然化学结构很接近,然而光物理特性却迥然不同,尤其是与光敏剂息息相关的系间窜跃。为了探究这一现象背后的原因,测试并解析了四个材料的瞬态吸收光谱,剖析了各自的激发态演变过程,并通过量子化学计算分析了产生系间窜跃差异的起因,对分子的空间构象进行优化,发现了材料的系间窜跃效率与构象的联系,提出了共轭骨架扭曲诱导系间窜跃理论(CBT-ISC)。(2)在第二部分的工作中,基于共轭骨架扭曲诱导系间窜跃的理论和本课题组先前的研究,利用主客体嵌套的方法设计了一种可激活光敏剂(PE4?WP5),解析了不同p H下PE4?WP5的瞬态吸收光谱,验证了其单线态氧产率的变化是由于系间窜跃抑制/激活引起的。进一步,将PE4?WP5在体外细胞实验中进行了应用,实验结果显示了其具备优异的p H选择性,证明了该策略可以作为设计可激活光敏剂的一种方式,并且其在实践中验证了共轭骨架扭曲诱导系间窜跃的理论。(3)在前两部分工作的基础上,第三部分工作设计了p H可逆系间窜跃的光敏剂(PE5)。该光敏剂的等电点(p H=6.0)非常接近肿瘤微环境,经测试,PE5在等点电处有较高的单线态产率(48%),截然相反的是,在一般生物环境下(p H=7.4)PE5的单线态氧产率极低(5%)。又通过ADMA的消耗证实了这种变化具有很好的可逆性。并且,在体外的细胞实验中也验证了其优异的选择性,在p H=6.0时,光动力治疗效果被激活,而在p H=7.4时关闭。最让人兴奋的是,以上这些特性都在CBT-ISC理论合理的推测范围内,这为以后基于CBT-ISC设计可逆系间窜跃的光敏剂提供了良好的样本。