近红外响应共轭寡聚物的设计、合成及光热效应应用研究

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由于近红外光(NIR)具有良好的组织穿透性及对动物组织较低的伤害,近红外光响应材料近年来作为一种较为安全有效的光热试剂被广泛开发。共轭寡聚物克服了合成上的批次性,溶解性、光稳定性都较好,带隙窄,具有较好的光热转换能力。因此制备聚合度可控的共轭寡聚物并应用到光热材料中具有十分重要的意义。本论文利用共轭寡聚物的光热特性及其纳米粒子良好的水溶性和生物相容性优势设计了多种具有光热转换能力的纳米材料,并研究其在动态调控CO2吸附及解吸、靶向抗菌及使用天然相变材料调控共轭分子的光学特性等方面的应用。主要研究内容包括:1.制备并表征了以吡咯并吡咯二酮为构架单元的共轭聚合物(PDPP)及共轭寡聚物(ODPP)及作为对照的二聚体(2DPP)。共轭寡聚物含四个DPP单元,相较于二聚体(2DPP)而言,吸收光谱红移,具有更强的光热效应;相较于高分子聚合物(PDPP)而言,既具备高分子聚合物光热转换能力强的优点,又克服了聚合物合成的批次性及溶解性差的缺点。经计算,寡聚物ODPP具有出色的光热转换能力,在NIR光照射下的转换效率为45.1%。2.将ODPP与两亲性分子DSPE-PEG2000-MAL共同组装制备成粒径均一的水溶性纳米颗粒(ODPP NPs),两亲分子上的马来酰亚胺基团赋予了纳米粒子极高的可修饰性。首先,在ODPP NPs表面修饰大量聚乙烯亚胺(PEI)分子,能够可逆的吸附CO2。在808 nm的近红外光照射下,NPs周围介质温度迅速升高,从而可实现近红外光对CO2吸附及解吸的动态调控。其次,在ODPP NPs表面修饰了能够特异性识别金黄色葡萄球菌的核酸适配体得到AF-ODPP NPs,并研究了其抗菌性能。结果表明在大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的混合液中,AF-ODPP NPs可以选择性吸附金黄色葡萄球菌,在近红外光照射下,具备一定的选择性识别并杀伤金黄色葡萄球菌的能力。最后,以不同组分的天然相变材料作为基质,将ODPP、PMNT两种分子与两亲分子共同组装成纳米粒子,得到同时具有荧光和光热效应的纳米粒子,而以脂肪酸作为纳米粒子的基质,不仅向红外区拓宽了ODPP的吸收光谱,增强了光热转换能力,还可以通过近红外光照射,使纳米粒子发生相变来调控共轭分子的聚集状态,从而调控其光学特性,在生物医学成像、肿瘤的光热治疗等领域都有极大的潜在应用价值。
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