基于响应性聚合物的化学与生物传感器研究

针对小分子探针和基于聚合物本体性质的传感器研究中存在的问题和实际应用局限性，本项目致力于发展基于响应性聚合物的化学与生物传感器这一新方向。利用响应性聚合物对特定刺激信号产生非线性响应和自组织行为的特性，通过超分子识别和化学反应触发特殊设计功能基团的光学信号发生显著变化，基于响应性聚合物的可逆链构象变化、可控聚集和组装行为有效调控识别基元和光学检测基元的空间分布，结合触发式自分解聚合物、电荷反转聚合物、荧光疏水增强等概念和磷光、化学发光、光致变色、荧光共振能量转移 (FRET) 等光物理过程，融入荧光信号的化学放大、物理放大以及循环放大等新颖策略，实现检测性能的优化和检测功能的协同与集成，提高化学和生物检测体系的选择性与灵敏度。项目执行期间，在基于响应性高分子组装体和纳米粒子的可控制备，性能调控和功能拓展方面开展了较为系统的工作。提出了“电荷生成聚合物 (Charge-Generation Polymers, CGPs)”, “聚前药两亲性分子 (Polyprodrug Amphiphiles)”, 超支化聚前药两亲分子(Hyperbranched Polyprodrug Amphiphiles, hPAs), 触发式自降解囊泡 (Self- Immolative Polymersomes, SIPsomes), Traceless Crosslinking用于同步交联和渗透性调控等新概念和新策略; 发展了具有独特拓扑结构的触发式自降解聚合物; 以高分子设计合成和可控多级自组装为基础，在功能拓展方面聚焦于对病变部位微环境具有灵敏响应和反馈的高分子和超分子体系构建，发展了多类独具特色的响应性高分子药物纳米载体、高灵敏度和选择性检测体系和成像/诊疗一体化体系，提出了几种设计新思路与新路线，部分研究成果已受到国际同行的关注，并有后续跟踪研究。在该方向的系统和深入研究的基础上，掌握了响应性聚合物在不同条件下对各类检测模块的影响规律，预期将为探索和发展响应性聚合物在生物功能材料和器件等方面的应用开辟一条崭新的途径。