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在识别目标的数目逐渐多样性和检测环境愈发复杂的背景下,设计合成高分子水凝胶荧光探针传感器是目前荧光探针应用研究领域极具价值的发展研究方向。本文首先设计并合成了灵敏度高,具有特异选择性的小分子荧光探针,研究了其传感性能与识别机理。然后将合成的小分子荧光探针与水凝胶单体进行自由基共聚,以及将制备的超分子水凝胶与小分子荧光探针进行主-客体相互作用制备出低光学背景、识别性能优异的宏观超分子水凝胶荧光探针传感器,并研究考察了宏观超分子水凝胶荧光探针传感器的高分子材料性能及识别性能。本研究的主要内容:1. 以荧光素为荧光基团制备荧光素衍生物荧光探针FLA并对其进行结构表征与光学性能测试。选择丙烯酰胺,甲基丙烯酸羟乙酯,甲基丙烯酸甲酯为共聚单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,在引发剂过硫酸铵和催化剂N,N,N’,N’-四甲基乙二胺的作用下与FLA共聚制备超分子水凝胶传感器,研究水凝胶传感器的识别性能、溶胀性能和识别可逆性。2. 以罗丹明6G为荧光基团制备罗丹明6G衍生物荧光探针R6GLA并对其进行结构表征与光学性能测试。首先以丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯为共聚单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,在引发剂过硫酸铵和催化剂N,N,N’,N’-四甲基乙二胺的作用下与R6GLA共聚制备水凝胶传感器,考察水凝胶传感器的识别性能和识别可逆性,并且在制得的水凝胶传感器的基础上,将其与聚N-异丙基丙烯酰胺复合成双层水凝胶传感器,对制备的双层水凝胶传感器研究其识别性能以及温敏变形行为。3. 以罗丹明6G为荧光基团制备罗丹明6G衍生物荧光探针R6GS并对其进行结构表征与光学性能测试。以丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯为共聚单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,在引发剂过硫酸铵和催化剂N,N,N’,N’-四甲基乙二胺的作用下与R6GS共聚制备水凝胶传感器并考察水凝胶传感器的识别性能和识别可逆性;以丙烯酰胺和β-环糊精为共聚单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,在引发剂过硫酸铵和催化剂N,N,N’,N’-四甲基乙二胺的作用下共聚制备超分子水凝胶载体,将制备的在超分子水凝胶载体在R6GS的DMSO溶液中浸泡,以主-客体相互作用的形式制备水凝胶传感器并对其识别性能和识别可逆性进行研究。4. 以荧光素为荧光基团,引入苯硼酸频哪酯为特异性识别基团制备荧光素衍生物荧光探针FLA-Boe并对其进行结构表征与光学性能测试。选择丙烯酰胺和β-环糊精为共聚单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,在引发剂过硫酸铵和催化剂N,N,N’,N’-四甲基乙二胺的作用下共聚制备超分子水凝胶载体。将制备的超分子水凝胶载体在FLA-Boe的DMSO溶液中浸泡,以主-客体相互作用的形式制备水凝胶传感器并对其识别性能进行研究。本文的研究意义:1.设计并合成四个小分子荧光探针并以制备的荧光探针合成一系列具有识别性能的宏观超分子水凝胶传感器,探索以自由基共聚的方式将功能型小分子荧光探针高分子化制备超分子水凝胶传感器的合成方案,以及利用制备的宏观超分子水凝胶通过主-客体相互作用与荧光探针分子结合使得高分子材料功能化继而组装成超分子水凝胶传感器的制备路线。2.探索在保留识别性能的基础上,制备由Hg2+响应型水凝胶传感器与聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的双层复合水凝胶,得到同时具有Hg2+识别性能与温度敏感型宏观变形性能的复合水凝胶传感器,将识别性能与变形行为整合成为一个水凝胶传感器系统。基于水凝胶传感器功能的独立性可以证明超分子水凝胶传感器成为超分子水凝胶的功能模块与具有其他性能的超分子水凝胶组分进行结合的潜力。3.通过制备超分子水凝胶传感器以寻求解决小分子荧光探针在流体监控测量与累计检测领域难以施展的问题,拓展荧光探针在使用性上的应用,并且水凝胶传感器制备过程简单,使用时不需要任何预处理,可以进一步降低荧光探针使用时的复杂程度,扩大荧光探针的适用范围。