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纤维素是天然材料中应用最为广泛的一种,它被认为是一个取之不尽,用之不竭的原料来源,以满足人们日益增长的可持续发展的需求。自文明的诞生以来,纤维素的应用就与人类的生活息息相关。从服装和纸再到建筑材料都离不开它的作用。纤维素纳米晶(Cellulose Nanocrystal,CNCs)是一种由纤维素进一步处理得到的纤维状一维纳米材料,因其纳米形态下的独特的理化性质及可再生性和多功能性,它吸引了大量研究者的关注。CNCs表面大量存在的活性羟基为其功能化修饰提供了极大的便利,可以通过各种化学反应对其表面进行共价改性,比如酯化,醚化,氧化,硅烷化,高分子接枝等等。以此来来赋予它独特的性质,从而制备出新型的纤维素基多功能纳米材料,并将其应用扩展到更为广阔的领域。因此,发展更具效率更加通用的表面修饰方法对于CNCs的应用来说意义重大。近年来,基于表面引发原子转移自由基聚合(Atom transfer radical polymerization,ATRP))以及可逆加成断裂链转移(Reversible addition-fragmentation chain transfer,RAFT)聚合方法对 CNCs 进行表面修饰的工作被大量的报道。然而,传统的ATRP过程中需要过渡金属配体作为催化剂,这就使得产物中必然会存在一定量的重金属残余,使产物难以用于生物医药领域。另外,ATRP和RAFT通常需要在较高温度下才能引发聚合反应,因此对一些生物样品的表面修饰将存在一定的限制。因此,发展更为简便高效的CNCs表面功能化方法对于其未来应用有一定的意义。在本论文中,我们提出了一种基于无金属光催化聚合制备CNCs基荧光高分子纳米材料的方法;这种表面修饰方法具有以下特点:如不需要金属催化剂,可以室温下进行,反应速度更快,可以在空气存在的条件下进行,因此可以有效的克服传统表面聚合的缺点。主要研究内容如下:第二章中,我们预先合成小分子10-苯基吩噻嗪(10-phenylphenothiazine,PTH)作为光氧化还原催化剂,相比传统的ATRP体系来说,PTH很容易从产物当中除去。然后合成了一种席夫碱染料HDPAP作为荧光单体与NIPAM共聚,赋予CNC荧光特性和温敏特性。然后我们对CNC表面进行引发剂改性,随后将引发剂改性的CNC进行光催化聚合,制备得到的荧光CNC具有独特的温敏特性,并对其性质进行了一系列表征。第三章中,我们预先合成了 RAFT链转移剂CEPA,然后通过酯化反应将其修饰到CNC的表面。最后通过光催化RAFT聚合将荧光素和PEGMA修饰到CNC表面得到荧光CNC复合材料。我们对其进行了光谱表征,细胞毒性和生物成像实验,实验表明它可以发出明亮的绿色荧光,且生物相容性优秀,成像效果良好,不会细胞造成损伤。第四章,我们通过将荧光素分子催化的光引发RAFT聚合反应制备了具有温敏特性的荧光纳米硅球复合材料。经过高分子修饰,纳米硅球本身形貌结构并未发生变化,在表面形成了一层厚度20 nm左右的高分子膜,其独特的温敏性质由NIPAM单体提供,我们对其进行了一系列温敏性质的测试。第五章中我们利用荧光素催化的RAFT聚合制备了生物相容性良好的荧光介孔硅材料。其介孔结构在修饰后未被破坏。其独特的介孔特性有望用于细胞内的药物递送。我们将其明亮的绿色荧光用于细胞成像实验,细胞毒性结果表明PEGMA的引入增强了介孔硅材料的生物相容性,其生物应用的潜能有望得到进一步开发。