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本论文设计合成了一种新型过氧化氢敏感的水溶性阴离子聚芴苯(PFP-FB)，成功实现了细胞水平胆碱消耗的原位检测;利用具有强捕光能力的疏水共轭聚合物成功制备了水溶性良好的纳米粒子，该纳米粒子可与叶绿体组装形成生物-光学杂化体系，拓宽了叶绿体吸光范围，增强了叶绿体光合作用效率;最后，通过对共轭聚合物纳米粒子的表面修饰，利用粒子良好的光热转换性质，使用近红外光成功实现了对细胞基因表达的远程调控。主要研究内容如下: 1.设计合成了新型过氧化氢敏感的阴离子聚合物PFP-FB，成功实现了细胞水平胆碱消耗的原位检测。聚合物侧链中PEG的引入，大大增加了聚合物的水溶性。末端修饰有硼酯保护的荧光素，赋予了PFP-FB过氧化氢敏感性。过氧化氢可以促进硼酯分解形成FL，PFP与FL之间能够发生荧光共振能量转移，通过肉眼观察溶液颜色变化以及计算荧光共振能量转移比率，可实现对过氧化氢定性及定量检测。此外，借助酶联反应，利用该聚合物还能实现对胆碱、乙酰胆碱等生物活性物质的检测。最后，PFP-FB还被应用到细胞水平，实现了对活细胞生命活动中胆碱消耗水平的原位监测。 2.通过纳米沉淀的方法制备了两种光捕获能力较强的共轭聚合物纳米粒子PFP-NPs和PFBT-NPs。将纳米粒子与叶绿体组装可形成生物-光学杂化体系，利用纳米粒子优异的光吸收能力，叶绿体的吸收光谱可拓宽至紫外区，从而增加对光能的吸收，促进光合作用的光反应，进而提高光合作用效率。该策略为提高叶绿体光能转换效率提供了简易、有效的方法和良好的纳米材料，同时拓展了聚合物在调控生物生命活动方面的新应用。 3.制备了一种具有良好光热转换能力的共轭聚合物-多肽纳米粒子复合物(CPNs-Tat)。该纳米粒子复合物能够通过静电相互作用包被到活细胞表面，且具有良好的生物相容性。当有近红外光照射时，纳米粒子复合物可将光能转换为热量，产生局部热量来刺激细胞内热启动的基因表达，从而实现近红外光对细胞内基因表达的远程调控。