聚亚芳香基乙炔撑类高分子设计、合成的应用.pdf

2 3 聚亚芳香基乙炔撑类高分子的设计、合成及应用 中文摘要 聚亚芳香基乙炔撑类高分子的设计、合成及应用 中文摘要 共轭高分子主要是指一类具有大的共轭离域π 键的聚合物，其主要特征是电子和 能量能够在整个高分子主链上迁移。对于荧光共轭高分子而言，外界的微小干扰有可 能影响到整条链的荧光性能。因此，与小分子相比较，荧光共轭高分子用于传感材料 有可能实现信号放大效应而导致检测灵敏度大大提高。而且共轭高分子聚集体有可能 实现电子和能量在三维空间迁移，从而获得更佳的传感和检测效果。此外，共轭高分 子作为材料相对于小分子有很多优点：如材料的强度、稳定性、结构可调性等，因此 越来越受到人们的关注。 我们结合已有文献及本课题组的研究背景，合成了一系列单体，并且将不同的单 体进行排列组合，利用Sonogashira 偶联反应共合成了7 种不同的荧光共轭高分子。 本论文主要着力于这些荧光共轭高分子的合成以及研究它们的光物理性能，以及基于 这些高分子的检测阵列对金属离子的响应模式构建和共轭高分子荧光微球的开发。 第一阶段，我们以共轭高分子作为传感检测分子为目标，通过分子设计，组合不 同的分子主链结构和传感接受基团获得对不同被分析物有不同作用和响应的一系列 聚合物。对这些聚合物进行了核磁、GPC数据和元素分析等结构分析及光物理表征。 这些共轭高分子被组成一个传感阵列，并选择七种金属离子为代表性的被分析物，我 们对这些聚合物的四氢呋喃溶液进行了离子溶液滴定实验。由于金属离子与聚合物间 不同的相互作用程度，这些聚合物在离子滴定中表现出不同的荧光响应。收集不同聚 合物对每一个离子的不同荧光响应，构建这个传感阵列对每一个离子的响应模式。我 们发现不同离子具有不同的特征响应模式。每种离子的模式随着浓度的变化并没有明 显的变化。有些离子的模式有些类似，但有些完全不同。我们通过对比离子所处的周 期、家族、所负载的电荷、具有的外层电子构型等方面对响应模式的类似或区别进行 了合理的解释。我们期望在经过直接比对或者数学分析后，这样的模式可以直接像“指 纹”一样轻易地将其识别出来。总之，通过组合不同的单体合成一系列共轭高分子， 赋予了所得到的共轭高分子与离子间作用的多样性，使得在离子滴定过程中表现出不 I 中文摘要 聚亚芳香基乙炔撑类高分子的设计、合成及应用 同的荧光响应。将这些高分子作为一个传感阵列，通过收集其中每个高分子对同一离 子单独的荧光响应，构建这个阵列对不同离子的响应模式。 第二阶段，将这些聚合物与现有的直径为35 μm 表面磺化的聚苯乙烯-二乙烯基 苯（SPSDVB）和直径为5 μm 的表面氨化的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（APGMA ）微 球作用，制成尺寸均一的荧光编码微球。制备荧光编码微球的过程简称编码。根据荧 光发射波长区间，我们将这些聚合物分为相对短波长和相对长波长发射的两大类。我 们通过调整前后两类不同聚合物的摩尔比进行编码，从而制备了一系列的 35 μm SPSDVB 和5 μm APGMA 荧光编码微球，并且对这些编码微球进行了固体紫外和固 体荧光等光物理测试。另外也通过荧光显微镜和扫描隧道显微镜（SEM）确认了编码 前后微球的均一性。我们还选择效率较高的高通量的流式细胞仪进行这些编码微球的 信号读取。作为潜在的应用材料，我们还考察了编码微球的稳定性，如热稳定性、光 稳定性和溶剂稳定性等。实验表明所得荧光编码微球在未来可能应用的条件下的性能 足够稳定。 在生命科学的研究中，羧基可以用于与许多生物大分子的偶联。在前面合成的大 分子中，利用其中两个侧基含酯基的共轭高分子水解获得侧基含羧基的共轭高分子。 通过羧基与APGMA 微球表面的氨基反应，以共价键结合的形式将共轭高分子更加牢 固地结合到微球表面，从而得到带有羧