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荧光是生物成像和生物传感中最通用和广泛使用的技术之一,因为它可以原位研究生物样品,并在分子水平上提供非常合适的证据,具有较高的时间和空间分辨率。然而,将荧光材料用于生物传感中,还存在着低水溶性、较强的细胞毒性、合成困难、繁琐的聚合物修饰和较低的量子产率等问题。最近,荧光染料和具有非常规发色团的聚合物越来越受到人们的重视。而有机小分子荧光染料由于具有易于改性的结构、尺寸小和容易调节性能等性质,越发受到人们的关注。类似地,具有非常规发色团的刺激响应性荧光聚合物也因其良好的生物相容性,较好的水溶性和优异的稳定性而备受关注。本文讨论了刺激响应性、生物相容性的荧光染料和聚合物在生物传感中的应用。我们的工作可分为两个部分。在第一部分也是最主要部分中,报道了聚乙二醇(PEG)修饰的基于胱胺的多功能荧光染料的合成与表征以及其在检测F-和Cu2+中的应用。我们采用一锅法合成了CPEG-168、CPEG-1000和CPEG-2000荧光染料,在纯水性介质中量子产率取决于链长。由于含有二硫化物基团,这些化合物很可能能检测到硫醇的存在。链长-NH基团的高螯合亲和力获得了对Cu2+离子的刺激响应性,而pH和F-离子的刺激响应性则是通过-NH基团之间的分子内氢键获得。通过改变PEG的链长或分子量可以调节所需的量子产率。在第二部分中,研究了刺激反应型荧光聚酰胺(PAMAM)的光学性质及其在纯水介质中硫醇检测上的应用。采用迈克尔加成共聚技术合成了三种不同类型的超支化PAMAM,分别为MBAP(无二硫化物基团),CBAP和HPAP(有二硫化物基团)。这些聚合物由于存在二硫化物官能团而具有氧化还原敏感性,而胺基则使它们对pH敏感。这些非常规荧光PAMAM具有较强的水溶性、较低的细胞毒性和较高的氧化还原敏感性,可用于纯水介质中硫醇的检测。这些刺激响应型荧光材料不仅可以用于生物传感应用,还可为研究人员设计基于非常规发色团的新荧光材料提供新的思路。本文第一章对各种有机荧光材料进行了综述。第二章讨论了专门用于检测F-、Cu2+和硫醇的方法。在第三章中,报导了新型多功能聚乙二醇修饰的胱胺的合成、表征及其在Cu2+和F-检测中的应用。第四章研究了刺激响应荧光PAMAM的光学性质及其在硫醇检测中的应用。最后,在第五章中对全文进行了总结和展望。