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近年来,新型环境敏感材料与荧光探针结合构建新型传感体系逐渐成为化学、材料和生物医学等领域的研究热点。温敏聚合物作为一种能够对环境温度刺激产生响应的智能聚合物,在药物控制释放、酶的固定化、生物分离及免疫分析等方面有着巨大的潜在应用前景。本论文以温敏聚合物和有机荧光探针为研究对象,致力于构建新型高选择性和高灵敏度传感体系,探讨其在分析生物化学相关领域的应用前景。
本论文共分为四章,包含以下主要研究内容:
第一章为前言,首先介绍了环境敏感性材料以及温敏聚合物的特性和相变机理,并综述了温敏聚合物在生物分离,药物控制释放、细胞培养及分离和酶的固定等方面的研究进展。其次,介绍了有机荧光探针的传感机理及应用于金属离子检测的研究进展。
第二章以邻硝苄基类光敏基团标记的PEG为亲水性光活性单体,通过与N异丙基丙烯酰胺共聚制备了一种具有固定亲水/疏水组分比例的新型光敏聚合物前躯体。该前躯体具有固定的LCST,而后通过光化学方法对前躯体进行“后调控”处理,得到一系列由于具有不同亲水/疏水组分比例而具有不同LCST的温敏共聚物,从而达到对温敏聚合物LCST的“后调控”目的。该新型的光敏聚合物前驱体具有良好的水溶性、LCST可调控范围广、光调控时间短、产物稳定等特点,并且在特定的温度下,其形态可以通过紫外光的照射进行调控。因此,该共聚物前驱体和调控后得到的系列新型温敏聚合物有望应用于生物分子的相分离分析以及药物控制释放系统的构建。
第三章基于温敏聚合物的温敏特性和荧光染料的极性敏感特性,设计合成了一种新型荧光染料掺杂的聚合物纳米微球温度敏感探针。该纳米颗粒的荧光性质对温度敏感,从而可用于环境温度微小变化的在线监测。实验通过微乳液聚合法将N-异丙基丙烯酰胺和极性荧光染料耐尔蓝-甲基丙烯酸衍生物通过交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺共聚制得染料掺杂的聚合物纳米微球。由于聚合物纳米微球在溶液温度低于或高于温敏聚合物LCST时分别处于溶胀状态或收缩状态,致使微球内部微环境的极性不同,从而使包埋于聚合物微球内部的极性荧光染料的荧光特性发生改变,并据此指示环境温度的微小变化。因此,利用该聚合物纳米微球温度敏感探针,可以对聚合物所处的环境温度的微小变化在LCST突跃范围内进行在线监测。
第四章设计合成了一种基于耐尔蓝衍生物作为荧光团的新型荧光探针二甲基吡啶乙二胺-耐尔蓝衍生物,该探针具有良好的水溶性和光稳定性,其最大吸收和荧光发射波长分别位于628nm和656nm。研究结果表明,水相中微量的Cu2+可以显著猝灭探针分子在656nm处的荧光发射,Cu2+浓度在0.2μM~3.02μM范围内与探针分子荧光强度变化值呈良好的线性关系,方法检出限为0.16μM。