金属离子和有机配体可以通过配位作用形成金属-有机配位聚合物(Metal-Organic coordination polymers,MOCPs)。配位聚合物由于其在催化、传感、药物传递和气体吸附等领域有着潜在应用价值,已发展成热门研究邻域。本文以核苷酸为有机配体,镧系元素为中心金属,通过自组装合成制备了一系列镧系金属/核苷酸配位聚合物,随后对所制得配位聚合物的性能进行研究,开发其在生物学上的应用,主要研究内容如下:(1)我们利用腺苷一磷酸(AMP)为配体,与镧系元素形成两种类型的配位材料:轻、中镧系元素(从镧(Ⅲ)到铽(Ⅲ))形成纳米颗粒,而其他重镧系元素最初形成纳米颗粒,但随后自发地转变为水凝胶。通过等温滴定量热法实验得知,由纳米粒子转化为水凝胶的过程伴随着热释放。并且由透射电镜图像得知,在这一转变过程中,配位聚合物的形态由纳米颗粒转化为胶状纳米纤维。这种由配位聚合物形成的水凝胶具有优异的稳定性,耐高温和耐高盐离子浓度。我们发现,只有AMP才能和镧系金属形成这种水凝胶,其他核苷酸或其他腺嘌呤衍生物仅能产生纳米颗粒或可溶性产物。我们还研究了这种水凝胶对客体分子,如葡萄糖氧化酶的负载。与这类配位聚合物形成的纳米颗粒相比,葡萄糖氧化酶在水凝胶中具有更好的酶活性和稳定性。(2)我们利用混合的核苷酸与镧系金属形成配位聚合物,使用荧光标记的寡核苷酸研究这类配位聚合物对DNA的吸附性能的解吸附性能。由于大多数镧系元素与腺苷一磷酸(AMP),或者鸟苷一磷酸(GMP),能够形成带负电的配位聚合物纳米颗粒,因此为了吸附带负电荷的DNA,反应环境中需要金属盐存在。使用轻镧系元素的配位聚合物对DNA吸附更快,并且吸附容量更大。我们还使用无机磷酸盐、尿素、蛋白质、表面活性剂和竞争性DNA对这类聚合物中的预吸附DNA进行诱导解吸附性能研究。结果表明DNA磷酸骨架是影响这类配位聚合物吸附DNA的最重要因素,DNA的氢键和碱基也有助于吸附。与GMP配位聚合物相比,AMP配位聚合物对DNA的吸附能力更强。使用AMP和GMP的混合物制备配位聚合物,可以实现这类配位聚合物对DNA吸附亲和力精调。基于与单链和双链DNA具有不同的亲和力,这种配位聚合物可以作为用于单链DNA检测的传感器,并且实现了对靶DNA的检测限达到0.9 nM。实验结果表明了不仅可以通过改变DNA的长度和序列来调节对这种配位聚合物DNA的吸附力,还可以通过控制配位聚合物的组成成分来实现这一目标。(3)我们在铽(Ⅲ)/AMP配位聚合物中加入1,10-菲咯啉,得到具有荧光传感作用的配位聚合物。由于修饰的1,10-菲咯啉起到了敏化剂和识别单元的作用,该配位聚合物的荧光增强,并且对铁(II)离子表现出优异的选择性和灵敏度。这种含有铽(Ⅲ)离子的配位聚合物可用于检测在人血清中的铁(II)离子。