聚亞芳香基乙炔撐類高分子的設計、合成及應用.pdf

1、共軛高分子主要是指一類具有大的共軛離域π鍵的聚合物,其主要特征是電子和能量能夠在整個高分子主鏈上遷移。對于熒光共軛高分子而言,外界的微小干擾有可能影響到整條鏈的熒光性能。因此,與小分子相比較,熒光共軛高分子用于傳感材料有可能實現(xiàn)信號放大效應而導致檢測靈敏度大大提高。而且共軛高分子聚集體有可能實現(xiàn)電子和能量在三維空間遷移,從而獲得更佳的傳感和檢測效果。此外,共軛高分子作為材料相對于小分子有很多優(yōu)點:如材料的強度、穩(wěn)定性、結構可調性等,因此

2、越來越受到人們的關注。
　　我們結合已有文獻及本課題組的研究背景,合成了一系列單體,并且將不同的單體進行排列組合,利用Sonogashira偶聯(lián)反應共合成了7種不同的熒光共軛高分子。本論文主要著力于這些熒光共軛高分子的合成以及研究它們的光物理性能,以及基于這些高分子的檢測陣列對金屬離子的響應模式構建和共軛高分子熒光微球的開發(fā)。
　　第一階段,我們以共軛高分子作為傳感檢測分子為目標,通過分子設計,組合不同的分子主鏈結構和傳感接

3、受基團獲得對不同被分析物有不同作用和響應的一系列聚合物。對這些聚合物進行了核磁、GPC數(shù)據(jù)和元素分析等結構分析及光物理表征。這些共軛高分子被組成一個傳感陣列,并選擇七種金屬離子為代表性的被分析物,我們對這些聚合物的四氫呋喃溶液進行了離子溶液滴定實驗。由于金屬離子與聚合物間不同的相互作用程度,這些聚合物在離子滴定中表現(xiàn)出不同的熒光響應。收集不同聚合物對每一個離子的不同熒光響應,構建這個傳感陣列對每一個離子的響應模式。我們發(fā)現(xiàn)不同離子具有不

4、同的特征響應模式。每種離子的模式隨著濃度的變化并沒有明顯的變化。有些離子的模式有些類似,但有些完全不同。我們通過對比離子所處的周期、家族、所負載的電荷、具有的外層電子構型等方面對響應模式的類似或區(qū)別進行了合理的解釋。我們期望在經過直接比對或者數(shù)學分析后,這樣的模式可以直接像“指紋”一樣輕易地將其識別出來?？傊?通過組合不同的單體合成一系列共軛高分子,賦予了所得到的共軛高分子與離子間作用的多樣性,使得在離子滴定過程中表現(xiàn)出不同的熒光響應。

5、將這些高分子作為一個傳感陣列,通過收集其中每個高分子對同一離子單獨的熒光響應,構建這個陣列對不同離子的響應模式。
　　第二階段,將這些聚合物與現(xiàn)有的直徑為35μm表面磺化的聚苯乙烯-二乙烯基苯(SPSDVB)和直徑為5μm的表面氨化的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯(APGMA)微球作用,制成尺寸均一的熒光編碼微球。制備熒光編碼微球的過程簡稱編碼。根據(jù)熒光發(fā)射波長區(qū)間,我們將這些聚合物分為相對短波長和相對長波長發(fā)射的兩大類。我們通過調整前后

6、兩類不同聚合物的摩爾比進行編碼,從而制備了一系列的35μm SPSDVB和5μm APGMA熒光編碼微球,并且對這些編碼微球進行了固體紫外和固體熒光等光物理測試。另外也通過熒光顯微鏡和掃描隧道顯微鏡(SEM)確認了編碼前后微球的均一性。我們還選擇效率較高的高通量的流式細胞儀進行這些編碼微球的信號讀取。作為潛在的應用材料,我們還考察了編碼微球的穩(wěn)定性,如熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性和溶劑穩(wěn)定性等。實驗表明所得熒光編碼微球在未來可能應用的條件下的性能

7、足夠穩(wěn)定。
　　在生命科學的研究中,羧基可以用于與許多生物大分子的偶聯(lián)。在前面合成的大分子中,利用其中兩個側基含酯基的共軛高分子水解獲得側基含羧基的共軛高分子。通過羧基與APGMA微球表面的氨基反應,以共價鍵結合的形式將共軛高分子更加牢固地結合到微球表面,從而得到帶有羧基的熒光微球;為了進一步證實該羧基是可以用來有效結合生物分子,我們將熒光染料FITC標記的牛血清蛋白(BSA-FITC)與微球進行了共價健反應。流式細胞儀的表征證明