随着荧光探针技术的不断发展,无机离子、量子点、有机物等荧光探针被广泛的应用于生物识别、以及疾病治疗领域中,给我们的生活和科研带来了很大的方便。但是在荧光探针研发的过程中,科学家们也发现了很多缺点,如溶解性差、合成困难、化学性质不稳定等,这些缺点使它们在实际应用方面受到了很大的限制。离子型化合物具有良好的溶解性、化学稳定性,并且还具有合成步骤简单和产率高的优点。不仅如此,在分子结构上,离子型化合物带有特殊的正电、负电基团,分子中所带有的正离子基团不仅可以对细胞内带负电荷的物质进行识别,并且在杀菌和利用线粒体介导方式治疗癌症方面有巨大的应用前景。本论文将“荧光”和“离子型化合物”结合起来,开发了一系列离子型化合物荧光探针,并将这一系列的荧光分子分别应用在生物识别、抗菌和抗癌当中。研究内容主要分为以下几个方面:(一)利用Suzuki反应合成二苯醚二吡啶(OPY),并与二溴烷烃进行亲和取代反,合成一系列离子型线性高分子,由于该类聚合物带有正电基团,可以与细胞体内带负电荷的物质产生静电作用(例如ATP、DNA和RNA等),使荧光分子的构象发生变化,进而使分子的光物理性质改变。因此,合成的荧光分子不仅可以实现对ATP的特异性识别而且具有良好的细胞核显影效果。(二)通过一系列反应合成了离子型线性聚合物(DBPE-DBO),该聚合物以四苯乙烯为荧光核,因此DBPE-DBO是一种典型的AIE分子。同时聚合物上也带有较长的烷基链和N~+。N~+会与细菌带有负电荷的细胞壁或细胞膜产生静电作用。使细菌产生室阻效应,营养物质无法正常进入细菌内部,从而达到了杀细菌的效果。除此之外,较长的烷基链会干扰细菌细胞膜的通透性,产生溶胞现象,导致细菌的死亡。除此之外,DBPE-DBO兼具有光动力治疗(PDT)的效果,进而进一步杀灭细菌并且降低生物耐药性。由于合成的聚合物带有大量的正电荷,因此也可以达到细胞核显影的效果。(三)离子型化合物在抗癌领域上有一定积极的作用。我们合成了一系列以三苯胺和四苯乙烯为荧光核的离子型化合物,并将它们分别命名为DPA-DBO-TPP、DBPE-2DBO-2TPP和BDPP-DBO-TPP,这些化合物带有N~+和P~+。癌细胞的细胞膜相比于普通细胞细胞膜带有更多的负电荷,因此正离子的存在增强了癌细胞的靶向性。带正电荷的分子进入到癌细胞内,会聚集在线立体内部,对线粒体的呼吸作用产生干扰甚至破坏线粒体膜,进而促进线粒体合成大量ROS,以及释放细胞色素C,导致癌细胞凋亡或和坏死。