中文摘要：

将水溶性共轭高分子荧光探针和迷人的细胞荧光显微图像联系在一起的研究刚拉开序幕。研究者当前最关心的是依据何种原则设计共轭高分子荧光探针体系。申请人前期的研究显示，将水溶性共轭高分子负载于一定的基体，通过细胞膜内陷形成囊泡的途径进入细胞，可解决细胞膜屏障对这类荧光探针在细胞内运用的关键障碍。本项目的研究内容包括1）从荧光颜色、电荷密度、特异性识别等角度出发，遴选细胞荧光成像用的水溶性共轭高分子材料；2）利用水溶性共轭高分子在分子结构和聚集态上与蛋白质、核酸等生物大分子的相似性，从生物大分子模拟物的角度出发，利用其独特的荧光特征，研究这类两亲大分子与细胞作用的基本模式；3）利用静电组装技术，获取表面标记单层/多层共轭高分子荧光探针的纳米材料以及共轭高分子/生物相容性高分子的纳米复合物，为共轭高分子在细胞分子水平或细胞器等不同层面的应用提供新思路、材料和方法；4）探索细胞的生物化学过程。

结论摘要：

细胞是生命结构和功能的基本单位。本项目探究了共轭高分子及复合物在细胞光学成像、基因运载和药物控释等方面的运用。细胞标记、追踪等过程需要使用各种荧光探针观察不同的细胞或细胞器，我们合成了不同光学能隙的共轭高分子荧光探针用于多彩细胞成像；研究发现共轭高分子携带的电荷类型和亲/疏水性影响细胞亲和能力；我们合成了含叶酸的共轭高分子，可特异性识别肿瘤细胞表面过量表达的叶酸受体，选择性地分辨癌细胞和正常细胞；多巴胺是重要的神经递质，脑部多巴胺浓度波动可以预示多种脑部疾病，我们获得了含苯硼酸的共轭高分子荧光探针，对多巴胺具有特异响应，能用于神经细胞或脑部的内源性神经递质的光学检测和成像。纳米技术的迅速发展使得我们和纳米材料的接触越来越多，因而亟需了解纳米材料与细胞的相互作用。我们利用静电组装获取了标记单层/多层共轭高分子的碳纳米管，能够实现细胞的荧光-拉曼双成像；我们选择典型的细胞摄取抑制条件，研究不同表面修饰的碳纳米管与细胞的相互作用，阐明了细胞摄取纳米材料的机制。我们将共轭高分子与磁性纳米材料通过层-层静电自组装的方法获得磁性/荧光多功能复合纳米材料，外磁场能够使复合纳米探针富集到细胞，达到了物理靶向的要求。小分子干扰核糖核酸siRNA可用于基因类疾病治疗，我们设计了多功能的共轭高分子纳米运载体系其表面带正电荷有利于保护核酸并运载siRNA进入细胞实现基因沉默，利用纳米载体内/外层共轭高分子荧光探针的共振转移效应能够原位跟踪、实时监测siRNA的释放。我们发展了刺激响应型和成像引导的共轭高分子抗癌药递送体系构建了在癌细胞微酸环境中控释的共轭高分子纳米载体，并利用近红外荧光实时跟踪释放过程；发展了对细胞能量代谢分子ATP响应的共轭高分子，利用癌细胞内较高浓度的ATP诱导载体解离并释放药物；设计了兼具光动力治疗和刺激响应化疗的共轭高分子纳米体系，使癌细胞发生不可逆光氧化损伤，并用乏氧条件促使释药。设计了负反馈型的共轭高分子载体，智能调控能量代谢分子脂酶的活性，平衡能量摄入并实现健康减肥。