荧光智能温度响应聚合物水凝胶微球的制备与性质研究

论文摘要

敏感性高分子水凝胶表现出的智能特性,使其在药物释放、生物标记、荧光探针、传感器和仿生人工肌肉等方面具有非常广阔的应用前景。本论文设计制备具有多种功能协同响应性质的聚合物水凝胶纳米材料,以获得高灵敏度、高选择性纳米传感器件。制备了以聚苯乙烯PS为核,聚N-异丙基丙烯酰胺PNIPAM为壳的温敏性核壳水凝胶纳米微球体系。利用配位键作用力将稀土配合物复合进核壳纳米微粒中,制备了具有荧光强度和体积温敏性的智能响应聚合物水凝胶微球。随着环境温度的变化,水凝胶微球的荧光强度在较大温度范围内（10℃-50℃）产生线性响应的规律,且具有可逆回复的光学响应性质。另外,利用库仑将具有聚集诱导荧光发射性能（AIE）有机荧光分子与带电荷的微球壳层进行有效的组装,获得了同时具有AIE性质、荧光功能和体积温敏性的多重协同响应性质的聚合物水凝胶微球。组装后该体系荧光强度增强百倍以上。不需要引入其它外界刺激,仅调节环境温度,即可实现在很大温度范围内（2℃-8℃）对微球荧光强度的线性响应和可逆回复控制。进一步考察了该荧光功能微球与不同离子和生物分子的相互作用而产生的荧光性能响应,结果表明水凝胶微球对阴离子CrO42-具有特异性荧光检测性能,以及对生物大分子的识别功能。另一方面,利用核壳水凝胶纳米微球表面亲疏水性质的温度敏感特性,控制环境温度,在具有亲疏水图案的基片上获得具有荧光发射性质的二维有序图案化组装,开拓多重响应性智能材料体系。

论文目录

• 提要
• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 第一节 发光稀土配合物
• 1.1.1 稀土配合物发光原理
• 1.1.2 稀土配合物的应用
• 第二节 聚集诱导发光性质
• 1.2.1. 聚集诱导发光和传统发光性质
• 1.2.2. 聚集诱导发光性质的应用
• 第三节 智能刺激响应聚合物水凝胶
• 1.3.1 智能聚合物水凝胶
• 1.3.2 PNIPAM水凝胶的应用
• 第四节 本论文的选题及设计思路
• 参考文献
• 第二章 稀土荧光智能响应水凝胶微球的制备与性质
• 第一节 引言
• 第二节 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验过程
• 2.2.3 表征仪器
• 第三节 结果与讨论
• 2.3.1 核壳水凝胶微球的温敏性
• 2.3.2 含稀土的水凝胶微球
• 2.3.3 荧光强度温度线性响应性
• 2.3.4 荧光强度温度线性响应机理
• 2.3.5 荧光强度温度响应可逆往复性
• 2.3.6 内核对荧光强度温敏的影响
• 第四节 本章小结
• 参考文献
• 第三章 AIE型荧光智能响应水凝胶微球的制备与性质
• 第一节 引言
• 第二节 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验过程
• 3.2.3 表征仪器
• 第三节 结果与讨论
• 3.3.1 AIE型核壳水凝胶纳米微球
• 3.3.2 AIE型核壳微球的荧光性能
• 3.3.3 AIE型荧光强度温度线性响应
• 3.3.4 AIE型荧光强度温度响应的可逆往复性质
• 3.3.5 相转变发生的荧光性能
• 第四节 本章小结
• 参考文献
• 第四章 荧光强度智能响应水凝胶核壳微球的应用
• 第一节 引言
• 第二节 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验过程
• 4.2.3 表征仪器
• 第三节 结果与讨论
• 4.3.1 特异性阴离子检测
• 4.3.2 生物大分子的识别
• 4.3.3 二维选择性图案化组装
• 第四节 本章小结
• 参考文献
• 结论
• 致谢
• 作者简历
• 攻读博士学位期间发表论文