水溶性共轭聚合物由于具有良好的水溶性、较高的荧光量子产率和表面易修饰等优点,被广泛应用于生物传感、细胞成像、药物释放和癌症早期诊断等方面。而且,水溶性共轭聚合物也是一种良好的光敏剂,在光照条件下,可以与周围的氧气结合产生活性氧,用于抗菌和癌症治疗。在本论文中,我们设计合成了4种水溶性共轭聚合物,研究其活性氧产生速率、抗菌活性的差异以及构效关系,为今后设计抗菌活性更好的共轭聚合物提供思路。另外,通过二硫键将抗癌药物共价连接到水溶性共轭聚合物侧链上,合成了新型共轭聚合物探针,不仅可以实现药物释放的实时监测,并且将化学疗法和光动力疗法相结合,有望提高抗肿瘤效率。具体工作如下:一、基于阳离子型水溶性共轭聚合物的抗菌活性及构效关系研究目前,已有多种水溶性共轭聚合物被广泛应用于光动力疗法抗菌,但其构效关系的研究还未见报道,因此我们设计合成了 4种阳离子型水溶性共轭聚合物,研究主链结构为聚芴苯撑类聚合物(PFP)和聚芴苯撑乙炔类聚合物(PFE-1,PFE-CN-2,PFE-NP-3)活性氧产生速率,以及其在不同光照强度及光照时间下的抗菌活性,进一步研究其构效关系。以大肠杆菌为细菌模型,研究发现,所有聚合物的抗菌活性与光照强度和光照时间成正比;在4种聚合物中,PFE-CN-2抗菌活性最好,PFE-1仅次于PFE-CN-2,PFE-NP-3与PFP抗菌活性最差。抗菌活性的差别主要是由于4种聚合物活性氧产生速率不同,PFE-CN-2活性氧产生速率最快,其杀菌活性最好,而PFE-NP-3侧链由于修饰2,4-二硝基苯磺酰基,其为强吸电子基团,通过PET效应不仅猝灭了聚合物荧光并且使活性氧产生速率降低,导致PFE-NP-3抗菌活性变差,而PFP的活性氧产生速率最低,其抗菌活性也低。总之,我们发现相比聚芴苯撑类聚合物,刚性结构更强的聚芴苯撑乙炔类聚合物活性氧产生速率更快、抗菌活性更好,但在聚合物侧链引入强吸电子基团则不利于活性氧产生;同时,当光照强度增大、光照时间延长时,聚合物抗菌活性也随之增加。该研究工作为今后设计抗菌活性更好的共轭聚合物提供了思路,以便更好地将基于共轭聚合物的光动力疗法应用于病原菌的治疗。二、基于共轭聚合物的药物释放实时监测及抗肿瘤治疗新方法研究首先,设计合成了侧链修饰二硫键并在其末端带有羧基的水溶性共轭聚合物PFE-S-S-COOH,然后通过氨基-羧基缩合反应将阿霉素(Dox)连接到聚合物侧链上,合成了新型的水溶性共轭聚合物探针PFE-S-S-DOX,利用共轭聚合物的光电性质及谷胱甘肽还原二硫键的特性,实现药物释放的实时监测,同时将光动力和化学疗法相结合用于抗肿瘤治疗。由于阿霉素结构中含有一个醌,其为有效的电子转移猝灭剂,因此,Dox通过电子转移(ET)效应将聚合物荧光猝灭。在谷胱甘肽作用下,二硫键被切断,药物释放,可用于癌症的化学疗法,与此同时聚合物荧光恢复,在光照条件下,又可产生活性氧,用于癌症的光动力治疗。因此,我们设计合成的共轭聚合物探针,既可以实现药物释放的实时监测又成功将两种治疗方式结合,提高抗肿瘤效果。在前期研究中,我们发现加入谷胱甘肽后,聚合物的荧光不断恢复,当反应时间为60 min时,基本达到平台。后期将进一步研究共轭聚合物PFE-S-S-DOX的选择性及抗肿瘤作用。