近年来,荧光纳米粒子在生物医学领域的应用研究引起了各界广泛的关注。荧光纳米粒子具有独特的光学性质、易于合成修饰以及很好的成像应用等优势。相对于传统的荧光探针(例如有机小分子,荧光蛋白)来说基于聚集诱导发光(AIE)染料的荧光纳米粒子在生物应用领域具有很多明显的优势,例如:可调的发光颜色,很高的亮度,好的生物相容性,超好的光学和物理学稳定性,潜在的生物降解能力以及易于表面功能化。在生物成像领域,远红/近红外荧光具有很大的优势。因为远红/近红外荧光对人体的伤害较低,且能够用于组织深层成像。而且生物体组织对远红/近红外荧光也有很小的自吸收作用。因此,远红/近红外荧光纳米粒子的研究受到了广泛的关注。但是,具有AIE性质的远红/近红外荧光染料现在依然很少,合成新型的具有优异的光学性质的远红/近红外AIE荧光染料依然是非常必要的。在本论文中,我们设计合成了几个具有优异光物理性质的近红外AIE荧光染料,他们在聚集状态时都具有很高的荧光量子效率。基于这些染料分子,我们制备了具有高量子效率的近红外荧光纳米粒子,并将其应用在了生物成像领域,取得了很好的成像效果。1.高效荧光磁性纳米粒子的制备及其生物应用设计制备了一种具有高亮度,强磁性,超顺磁的近红外荧光纳米子Fe3O4/DPPBPA@F-127。这种粒子是以油酸表面修饰的磁性Fe3O4和具有聚集增强发射(AEE)性质的(2Z,2’Z)-3,3’-(2,5-di(piperidin-1-yl)-1,4-phenylene)bis(2-phenylacrylonitrile)(DPPBPA)作为核,以聚合物Pluronic F-127作为包覆基质,通过自组装过程制备的。DPPBPA分子在固态时具有很强的近红外(654nm)荧光发射(荧光量子效率=78%),所以基于DPPBPA分子制备的纳米粒子会具有很亮的近红外荧光发射。在纳米粒子组装过程中,通过亲疏水相互作用,油酸表面修饰的Fe3O4和DPPBPA分子会与聚合物Pluronic F-127的油溶性链段相结合并集中到中心核里,而聚合物Pluronic F-127的水溶性链段则趋向于朝水溶液中伸展是纳米粒子在水溶液中能够很稳定的存在。Fe3O4/DPPBPA@F-127纳米粒子具有很好的生物相容性,且能够对癌细胞的细胞质进行很好的成像。2.基于FRET的高效近红外荧光纳米粒子的制备及生物应用通过将油溶性的AIE小分子包覆于聚合物Pluronic F-127中制备了一种稳定的聚合物纳米粒子。由于AIE小分子之间的荧光共振能量转移,我们所得到的聚合物纳米粒子具有很高的荧光量子效率。我们首先合成制备了一种具有704nm发光的AEE近红外染料TPABDFN,我们将这种染料作为FRET的受体,同时使用与TPABDFN光谱匹配的TPE-Me作为给体,并用聚合物Pluronic F-127作为包覆基质制备了高效近红外荧光纳米粒子。我们所得到的纳米粒子具有很大的stokes位移(275nm),这有利于避免粒子本身的吸收和发射互相影响,同时还有利于避开生物组织的自吸收从而得到非常高的检测灵敏度。由于Pluronic F-127的良好的生物相容性,我们所得到的纳米粒子也具有了很好的单分散性,低毒性以及和高的亮度。这些结果都证明了我们得到的纳米粒子具有很好的生物成像应用价值。3.聚合物基质引起的荧光增强的近红外荧光纳米粒子的制备及其生物应用设计合成了两种具有聚集荧光增强(AEE)性质的荧光分子TPABDFN和2TPABDFN。TPABDFN和2TPABDFN固体的最大发射峰分别在691nm和702nm的近红外区域,其固态荧光量子效率分别为5.9%和19.1%。而这两种分子也都具有200nm左右的stokes位移,这些优秀的性质都表明他们在生物领域具有很高的应用价值。接着,我们用三种商业化的聚合物PSMA,PIMA,Pluronic F-127对这两种AEE分子进行包覆制备成荧光纳米粒子。得益于这些聚合物优秀的性质,这些纳米粒子都具有非常均一的尺寸,球形的形貌和很好的水分散性。我们进一步研究了这三种不同的聚合物的疏水链段对两种AIE分子的空间限制和相互作用的影响而引起的荧光性质的变化。发现PSMA包覆制备的纳米粒子具有非常高的荧光量子效率(分别为19.6%和34.0%),而其他两种聚合物则没有这种现象。接着我们将所得到的高效纳米粒子对A549细胞进行细胞成像并取得了很高的荧光信号。同时得益于PSMA包覆的纳米粒子表面具有很多的羧基,这为纳米粒子的表面功能化提供了很好的连接位点,因此我们制备的荧光纳米粒子在生物领域将具有很好的应用前景。