荧光共轭聚合物生物成像探针

image-1-293x300随着生命科学的迅速发展,作为生物探针的荧光材料越来越受到人们的重视。共轭聚合物是一类重要的生物探针荧光材料,具有发光性能强、光稳定性高、毒性低及荧光波长可变等显著优点。然而在水介质中,疏水性的共轭聚合物因其强烈的分子间相互作用而造成荧光淬灭,极大地限制了共轭聚合物在生物医药领域中的应用。不同于传统的共轭聚合物体系,单分子共轭聚合物胶束在生物成像探针中具有其独特的优势。

上海交通大学的朱新远教授与上海应用技术学院的邱丰博士以综述的形式在《大分子化学与物理》期刊上介绍了一类新型核壳结构的单分子共轭聚合物胶束。该类胶束是由疏水性的共轭聚合物核和亲水性的柔性聚合物壳组成。亲水性聚合物壳的存在限制了共轭聚合物核之间的相互作用,因而单分子共轭聚合物胶束展现出优异的荧光性能,在众多生物医药领域中具有重要应用前景。

作者介绍了单分子共轭聚合物胶束的典型拓扑结构和化学合成方法。通常这类聚合物胶束有两种不同的拓扑结构:蠕虫状单分子共轭聚合物胶束和球状单分子共轭聚合物胶束。对于这两类聚合物体系,均可利用“接枝到主链法”、“从主链接枝法”和“大单体聚合法”这三种合成策略进行可控制备。

单分子共轭聚合物胶束及其组装体具有独特的光学性质。由于存在核壳结构,该类聚合物能够在水溶液中形成稳定的单分子胶束。亲水的柔性聚合物壳包覆着疏水性共轭聚合物核,防止了共轭聚合物之间的荧光淬灭,单分子胶束展现出优异的荧光性能。即使在很高的聚合物浓度下,具有核壳结构的单分子共轭聚合物胶束通过柔性聚合物壳的相互作用自组装成多级聚集体。在聚集过程中,柔性聚合物壳阻止了共轭聚合物的π-π堆积,从而使聚集体荧光性能增强。此外,单分子共轭聚合物胶束的聚合物参数对聚合物自组装行为和光学性质具有显著影响。

最后,作者介绍了单分子共轭聚合物胶束在生物医药应用领域的研究进展。对于核壳型的单分子共轭聚合物胶束,胶束的共轭聚合物核具有良好的荧光性能,而亲水壳由生物相容性、生物可降解性、刺激响应性和可修饰性的柔性聚合物所组成。因此,单分子共轭聚合物胶束及其聚集体在细胞成像、药物释放跟踪、细胞凋亡监测、蛋白特异性标记、细菌检测、基因转染和DNA传感等领域具有应用前景。

具有复杂拓扑结构的单分子共轭聚合物胶束将越来越受到科学家的关注。发展新型合成方法,制备各种多功能和生物相容性的单分子共轭聚合物胶束,将为包括疾病诊断和治疗在内的众多生物医药领域提供新的技术途径。

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