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共轭聚合物作为一类新型的荧光材料,具有单/双光子吸收截面大、荧光量子效率高、光稳定性强、生物相容性好等优点,使其成为分子检测、生物传感、荧光成像、医学诊疗等领域的研究热点。然而,在共轭聚合物的结构中,主链上含有大量的疏水共轭单元,一方面,这些共轭单元可以形成分子导线达到信号放大的效应,在良溶剂中呈现出明亮的荧光信号;另一方面,这些疏水的共轭单元之间也会引起严重的π-π堆积作用,尤其是在水相中,疏水的共轭聚合物常常会产生聚集或形成不溶的沉淀,最终造成荧光削弱甚至淬灭,大大降低了其生物应用。因此,如何充分发挥共轭聚合物结构和性能的优势,构建一类水溶性好、荧光性能优异的共轭体系以满足其在生物医学领域的使用需求,是当前该领域亟待解决的问题。我们发现,两亲性的共轭聚合物的组装体系可以大大提高共轭聚合物的水溶性与荧光性能。基于此,本论文分别利用非共价键（主/客相互作用基团）和共价键（刺激响应性基团）,设计和开发了一系列两亲性荧光共轭聚合物体系,进一步结合荧光共振能量转移（FRET）技术,拓展了其在细胞成像、药物输送和控释、肿瘤特异性诊断、以及光动力肿瘤治疗领域中的应用。主要研究内容概括如下:1.超分子共轭纳米凝胶的构建及其近红外激发的荧光成像研究通过引入偶氮苯与环糊精的超分子主客相互作用和大分子自组装,构建了一类两亲性超分子共轭纳米凝胶并用于细胞成像。首先,以N-（正己基）-3,6-二醛基咔唑和1,3,5-（三苯基膦基）溴代均三甲苯为单体,通过Wittig偶联反应成功合成了双光子激发的超支化共轭聚合物（HCP）,并对其末端进行了β-环糊精（β-CD）修饰,得到疏水HCP-CD;其次,通过调节不同的投料比,合成了一系列含有甲基丙烯酸酯改性的二甲基氨基偶氮苯（DABMA）单元和甲基丙烯酸酯封端的聚乙二醇（PEGMA）单元的亲水无规共聚物（PDABMA-co-PEGMA）。基于偶氮苯和环糊精的主客相互作用,HCP-CD和PDABMA-co-PEGMA可以自组装形成了尺寸不同的超分子共轭纳米凝胶。由于HCP和偶氮苯基团之间的FRET效应,在双光子近红外激发下,共轭纳米凝胶可以发射出蓝色和绿色荧光。该超分子共轭纳米凝胶不仅具有优异的双光子荧光性能以实现近红外激发,而且在肿瘤细胞双通道荧光（蓝色和绿色）成像中表现出优异的荧光性质。2.近红外光响应的超分子星状共轭共聚物的构建及其药物控释研究基于偶氮苯基团的光致异构性及其与环糊精的主客相互作用,构建了一类近红外光响应的两亲性超分子星状共轭共聚物。首先,制备了双光子吸收的HCP为FRET供体,并在其表面共价修饰β-CD得到疏水的HCP-CD;然后利用二甲基氨基偶氮苯对聚乙二醇进行末端改性,得到亲水DAB-PEG。正常条件下,含有反式偶氮苯基团的DAB-PEG可以通过主客相互作用在水相中自组装进入HCP-CD的β-CD内腔中,得到两亲性超分子星状共轭共聚物（HCD-star-PEG）,两亲性的HCD-star-PEG可以进一步自组装成纳米胶束并实现抗肿瘤药物的装载。一旦受到双光子近红外光照射,由于HCP与偶氮苯基团之间的FRET效应,HCP发射的光子能诱导偶氮苯基团发生从反式到顺式的构象转变,进而从β-CD的内腔中脱离,致使DAB-PEG从HCP-CD的表面脱落,最终引起纳米胶束的解体,实现药物的释放。通过调节双光子近红外光照的辐射时间,实现了抗癌药物“人工可控”的释放。3.H2O2激活的颜色转变型共轭纳米探针的构建及其肿瘤特异性诊断研究基于肿瘤组织中特异性高表达的H2O2微环境,构建了一类H2O2可激活的共轭聚合物纳米探针。首先,通过Suzuki偶联反应将少量FRET受体单元（苯并噻二唑,BT）掺杂在超支化聚芴中,得到疏水共轭聚合物（HPFBT）;通过H2O2响应的硼酸酯键在HPFBT外围接枝上亲水的聚乙二醇臂（PEG）,制得两亲性星状共轭共聚物HPFBT-star-PEG,HPFBT-star-PEG在水相中可以自组装形成纳米胶束,且对H2O2的响应值为14μM,这与肿瘤组织里H2O2含量相吻合。在肿瘤细胞和小鼠肿瘤组织内的H2O2刺激下,探针的硼酸酯键会发生断裂,致使亲水的PEG脱落,诱导疏水的HPFBT核因失去PEG保护而发生聚集,最终导致FRET效应增强,发射出受体的绿色荧光;在正常细胞和正常组织器官中,由于H2O2含量低,无法激活探针的FRET效应,最后呈现的是蓝色荧光。利用这种荧光颜色转变的特性,准确且直观地对正常和肿瘤细胞在体外和体内进行了区分,实现了肿瘤的特异性诊断。4.温度响应性共轭光敏体系的构建及其双光子光动力治疗研究结合双光子激发的FRET技术和近红外光热效应,构建了一类两亲性温度响应性共轭光敏体系,大大提高了传统光敏剂的光动力肿瘤治疗效果。首先,合成了庞大双光子吸收截面的HCP作为FRET供体,选用临床上常用的光敏剂二氢卟吩e6（Ce6）作为FRET受体。为了避免共轭结构因π-π相互作用造成荧光淬灭而影响能量转移效率,在共轭的供体和受体之间通过聚合反应引入了一类温度敏感的超支化聚醚（HPE）进行隔离和保护,命为HCP@HPE-Ce6。在双光子近红外光照射下,由于红外光热效应的升温作用,促使温敏性HPE的结构发生坍塌,缩短了供体和受体之间的距离,诱导FRET效应对光敏剂Ce6进行激发而产生毒性单线态氧,杀死肿瘤细胞。与传统的光敏剂相比较,该双光子吸收的共轭FRET光敏体系在细胞和动物层面上均表现出更高的肿瘤治疗效果。