共轭聚合物是一类具有特殊光电性能的高分子材料，其主链通常为单键与多重键或芳环交替的结构，具有离域大π键。近些年来，共轭聚合物作为有机半导体材料被广泛地用于制作太阳能电池、发光二极管以及有机场效应晶体管等光电器件[1-4]。另一方面，通过在共轭聚合物侧链共价修饰离子基团或寡聚乙二醇亲水基团等，使其可溶解或分散在水中，即水溶性共轭聚合物(water-soluble conjugated polymers, WSCPs)，由于具有量子产率高、光稳定性好、细胞相容性好及容易修饰等优点，目前在新型的荧光材料和高灵敏的生物传感器等领域已经引起了广泛关注，且其在疾病的诊断和治疗等生物医学领域方面的应用也正被相继拓展[5-7]。
共轭聚合物的发光性能主要取决于其主链结构，相比小分子发光单元，大的共轭平面具有很强的光捕获能力，即共轭聚合物有着宽的光吸收范围和强的消光系数。由于独特的分子线效应，共轭聚合物捕获的能量可以沿着π电子骨架自由迁移，最终到达低能电子或能量受体位点，实现能量的高效传递，从而引起共轭聚合物荧光信号的超猝灭或受体荧光信号的大幅增加[8]。同时共轭聚合物依靠能量转移或电子转移等机制，不仅可大幅降低检测物的检测限，提高检测的灵敏度，还可增大Stokes位移，实现在单波长激发下多色发光等功能。在构建能量转移体系时，共轭聚合物由于具有强的吸光能力和分子线效应的特点，常常作为能量给体。
基于水溶性共轭聚合物的早期研究主要集中在简单分子水平上，例如对金属离子、化学小分子和一些生物分子的检测。由于其独特的光学性能和美好的应用前景，近年来共轭聚合物得到了迅速发展，在生物医药领域的应用被相继拓展，如在细胞和动物水平上的荧光成像、光动力杀菌和光动力抗肿瘤等，为共轭聚合物在疾病诊断、成像以及治疗等方面的应用开启了崭新的大门。目前有多篇关于共轭聚合物在生物领域应用的综述发表，主要集中在水溶性共轭聚合物[5-7, 9-14]和共轭聚合物纳米粒子[15-17]。本文主要综述了基于能量转移的水溶性共轭聚合物体系的设计、制备及其在生物领域的应用。
2 水溶性共轭聚合物能量转移体系的设计和制备方法从结构上看，水溶性共轭聚合物主要由共轭主链和水溶性侧链两部分组成。共轭主链决定了聚合物主要的光学性质，例如吸收和发射性能、量子产率等，其结构类型包括聚芴(PF)、聚苯撑乙炔(PPV)、聚苯撑乙烯(PPE)、聚噻吩(PT)等，主要通过钯催化的偶联反应如Suzuki、Heck、Sonogashira反应，以及FeCl3氧化聚合等方法制备合成[17]。目前对水溶性共轭聚合物主链结构的设计改进主要是在共轭骨架上引入新的共轭单元。共轭聚合物由于主链是强疏水基团，为增加其水溶性往往需要在侧链引入离子型基团，如季铵盐、羧基、磺酸基等，或者中性的寡聚乙二醇链等。电荷的引入不仅可增加其水溶性，还有利于共轭聚合物与带相反电荷的物种通过静电相互作用结合，例如蛋白质、DNA链等，但静电相互作用往往没有方向性，要实现靶向的结合，必须引入特异性识别单元，例如叶酸、多肽、糖和抗体等。共轭聚合物的拓扑结构除了常见的链型结构外，还有树枝状、分子刷型、星型等，例如黄维课题组设计和制备的一系列分子刷型水溶性共轭聚合物[18]。
荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer, FRET)现象是指处于激发态的给体分子，通过偶极-偶极相互作用以非辐射跃迁的方式将能量传递给受体分子的过程。FRET是一种长程能量转移，其发生过程遵循Förster能量转移原理[19]。有效FRET的发生有两个关键因素：给体的发射光谱与受体的吸收光谱存在重叠；给体和受体分子的距离在Förster有效半径之内(通常为1~10 nm)。给受体之间的距离越近，光谱重叠越大，就越有利于FRET的发生。共轭聚合物具有大的共轭骨架以及离域电子结构，激发态能量能够沿着整个聚合物主链移动，有效地传递给受体分子，从而实现荧光信号的放大[15]。我们可以通过静电、疏水或生物特异性相互作用改变给-受体分子之间的距离，即可调控FRET效率。构建水溶性共轭聚合物FRET体系主要有两种途径(图 1)，一种是设计制备给受体型(donor-acceptor)的水溶性共轭聚合物，即将给体和受体单元同时引入主链结构中，另一种是用水溶性共轭聚合物和另外的染料构建FRET体系。
|
图 1 基于能量转移的水溶性共轭聚合物体系(WSCPs-FRET)的两种类型 (a)给受体型水溶性共轭聚合物；(b)水溶性共轭聚合物和其他染料组成的FRET体系 Fig.1 Two types of water soluble conjugated polymers systems based on fluorescent resonance energy transfer (WSCPs-FRET) (a) donor-acceptor type of WSCPs-FRET; (b) WSCP-dye type of WSCPs-FRET |
给受体型的共轭聚合物是指主链中同时含有能量给体和受体单元的共轭聚合物，通常受体的摩尔含量远少于给体。例如，芴的荧光量子产率比较高，通常被作为给体单元，缺电子的苯并噻二唑(BT)或二噻吩基苯并噻二唑(DBT)通常作为受体单元掺杂到聚芴的主链中，用于构建具有分子内FRET的共轭聚合物。如图 1a所示，水溶性共轭聚合物在低浓度的水溶液中呈现伸展的链状结构或松散的聚集体，由于受体的浓度较低，给体和受体之间的距离较远，不能发生有效的FRET，此时主要表现出给体的发光。当向其中加入带相反电荷的分析物或者其他可引起聚集的物质，聚合物则形成比较紧密的聚集体，给体和受体的局域浓度大大提高，距离被拉近，因而发生分子内和分子间有效的FRET，体系的发光颜色发生改变。给受体之间发生FRET效率的程度与被分析物的浓度之间存在一定比例关系，可用于被分析物的检测，另外，还可用于构建多色发光体系，适用于多色编码和多通道细胞成像等领域。
水溶性共轭聚合物还可和其他染料构建FRET体系，该染料分子既可是有机小分子，也可以是另外的共轭聚合物。如图 1b所示，作为能量受体的有机小分子可以共价键的形式接到共轭聚合物的侧链或连接到被分析物上，或以非共价相互作用与共轭聚合物复合组成FRET体系。例如，阳离子共轭聚合物可与标记有染料的带负电荷的DNA链通过静电和疏水相互作用结合，拉近给受体之间的距离，可以发生有效的FRET，从而大大提高DNA上染料分子的荧光强度，该原理已经被广泛地用于高灵敏DNA检测。另外，水溶性共轭聚合物可与光敏剂例如卟啉组成FRET体系，共轭聚合物捕获的能量能够有效地传递给光敏剂，使光敏剂产生单线态氧的能力大为提高，可用于光动力杀菌和光动力抗肿瘤[20]。
3 水溶性共轭聚合物能量转移体系在生物领域的应用 3.1 在生物传感领域的应用得益于其强的光捕获能力和分子线效应，水溶性共轭聚合物作为生物传感元件在DNA、蛋白质和离子检测方面的应用已日渐成熟，在病原微生物检测和疾病诊断等领域的应用也逐渐被开发出来。作为传感单元，共轭聚合物具有小分子染料所不具备的优势，例如检测灵敏度高、检测时间短、无需荧光标记等[21]。但依靠单一波长的变化，容易受到荧光背景的干扰，特别是依靠荧光猝灭的分析方法可能带来结果的不准确。建立FRET体系则可以通过双波长甚至多波长的相对变化来排除背景干扰，使结果更加精确，同时裸眼可见的颜色变化也可摆脱对仪器的依赖，从而实现可视化检测[22]。
DNA是人体的重要遗传物质，当其发生基因突变或甲基化则会导致一些疾病的产生，利用水溶性共轭聚合物进行DNA的检测，在生物医学及疾病诊断方面有着重要的意义，正逐渐成为一种成熟的检测方法，在临床诊断中也具有巨大的应用前景。2004年，Bazan课题组[23]首次报道了给受体型水溶性共轭聚合物在DNA检测中的应用，该工作合成了含5% BT的聚芴苯衍生物PFPB，并用它与Cy5标记的肽核酸(PNA-Cy5) 构建了DNA的多色检测体系(图 2)。中性的肽核酸不能与阳离子PFPB结合，体系中FRET很弱，主要发射蓝光。当向体系中加入非互补DNA(DNAnc)时，DNAnc与PFPB可通过静电作用结合，PFPB发生聚集而导致链间FRET，主要表现出BT的绿色荧光。当向体系中加入互补DNA(DNAc)时，DNAc与PNA-Cy5通过碱基配对形成复合物，再与PFPB结合，发生从PFPB到Cy5的FRET，体系主要发射出红光。在该工作的启发下，给受体型WSCPs在多色DNA检测中的应用得到越来越多的关注[24, 25]。例如Li课题组[26]设计合成了掺杂吡咯并吡咯烷酮(DP)的聚芴(PF)给受体型WSCPs(PFDPN)，可与Cy5标记的DNA链P1结合而发生PFDPN到Cy5的高效FRET，在末端脱氧核酸转移酶(TdT)的催化下，另一条DNA链P2扩增延长，优先与PFDPN结合，Cy5-P1被释放而FRET减弱，从而实现对DNA延伸过程的放大检测。
|
图 2 (a) PFPB的化学结构；(b)PFPB用于DNA的多色检测原理示意图[23] Fig.2 (a) Chemical structure of PFPB; (b) schematic illustration of principle of PFPB on DNA detection[23] |
水溶性共轭聚合物与小分子染料构建的FRET体系是目前检测DNA简单有效的方法，其原理如图 3所示。当阳离子共轭聚合物与小分子染料标记的DNA通过静电相互作用结合后，二者之间发生有效FRET，可显著增强染料的荧光信号，提高检测灵敏度[27, 28]。除了共价修饰到DNA的染料外，一些嵌入型荧光染料也作为受体而发生从共轭聚合物到染料的FRET。例如Liu课题组[29]通过阳离子共轭聚合物与嵌入到DNA的染料噻唑橙(TO)之间的FRET，实现了对血清中dsDNA的多色可视化检测。一步FRET体系作为简单、快速、高灵敏的DNA检测体系已得到了广泛的关注和研究[30-32]。但是，共轭聚合物与嵌入dsDNA的溴化乙锭(EB)之间的FRET效率比较低，为解决这个问题，Bazan课题组[33]提出了两步FRET的测试原理。如图 3b所示，使用荧光素(F)标记的dsDNA后，发生WSCPs→F和F→EB两步FRET，由于F的传导作用使共轭聚合物到EB的FRET效率大为提高。利用两步FRET检测原理，Bazan和Wang课题组[34]实现了DNA由G-四联体结构到双螺旋结构的转变过程和碱基错配数目的检测，以及对碱基错配数目的多色可视化检测[35]。Wang课题组[36-38]还发展了多步FRET体系，并建立了FRET指纹图谱，实现了基因突变的高通量、多色可视化检测，可用于临床样本中定性及定量检测多个DNA突变。
|
图 3 基于WSCPs-FRET体系检测DNA的原理 (a)一步FRET；(b)两步FRET Fig.3 Schematic illustration of DNA sensing principlebased on WSCPs-FRET system (a) one-step FRET; (b) two-step FRET |
蛋白质是生物体内重要的生物大分子，其表达与许多生物过程及疾病相关，采用水溶性共轭聚合物体系对蛋白质进行定性或定量检测引起了科研工作者的广泛关注[39]。给受体型水溶性共轭聚合物检测蛋白质以聚集诱导的FRET现象为主要依据，其检测原理如图 4所示。以酶的检测为例，含有给受体单元的水溶性共轭聚合物与酶底物形成静电复合物，诱导共轭聚合物发生聚集而拉近给体和受体的距离，从而发生高效FRET。加入相应的酶后，底物被酶催化水解成碎片，与共轭聚合物间的相互作用变弱而使聚合物分子链解离出来，FRET减弱。研究人员通过检测FRET程度或直接观察荧光颜色的变化，即可实现酶的活性分析。利用此类聚集诱导的水溶性共轭聚合物能量转移体系对蛋白质进行多色可视化检测，国内外已经有许多相关报道[40-43]。利用减弱的FRET现象也可实现蛋白质检测，例如Huang课题组[44]制备了以芴为给体、以含铱复合物为受体的阳离子共轭聚合物，该聚合物在水中的溶解度较差而容易发生聚集诱导的FRET，当向体系中加入不同种类的蛋白质时，组蛋白容易跟聚合物结合而使其聚集程度减低，FRET减弱，从而可特异性区分组蛋白。两种共轭聚合物也可分别作为给受体，通过蛋白质介导对两者距离的调控，实现对蛋白质的多色检测。例如，Liu课题组[45]制备了荧光颜色分别为天蓝色和红色的水溶性共轭聚合物，当体系中不存在蛋白质时，两者之间作用很弱，不能发生有效的FRET，不同蛋白质的加入会改变两种聚合物之间的距离从而调节FRET效率，因此实现不同蛋白质的多色可视化检测。
|
图 4 基于水溶性共轭聚合物能量转移体系检测酶的原理 Fig.4 Schematic illustration of enzyme sensing principle based on WSCPs-FRET system |
利用水溶性共轭聚合物能量转移体系，也可方便地实现对其他生化过程中相关的分子例如氨基酸、三磷酸腺苷(ATP)、糖类、活性氧物种、金属离子、阴离子等物种的高灵敏和可视化检测[46-48]，由于受背景荧光的干扰较小，该体系也适用于细胞内乃至生物体内复杂环境的检测[49-51]。给受体型共轭聚合物的检测原理主要基于被分析物引起聚合物聚集状态的改变，导致FRET效率发生变化。例如，Huang课题组[46]将PEG通过二硫键接枝到给受体型共轭聚合物上，由于其水溶性较好则FRET效率较低，而含硫醇的氨基酸的加入可打开二硫键使PEG离去，导致共轭聚合物水溶性变差而发生聚集诱导的FRET，因此该体系可定量检测硫醇氨基酸。
另外，二维材料石墨烯被证明是有效的发光猝灭剂，当水溶性共轭聚合物通过静电或π-π相互作用与石墨烯结合后，很容易发生从共轭聚合物到石墨烯的能量传递，造成荧光的显著猝灭[52]，如果有结合力更强的物种来与石墨烯竞争性结合共轭聚合物，则可使荧光恢复从而实现对该物种的检测[53, 54]。在石墨烯的辅助下，Wang课题组[55]使用水溶性共轭聚合物实现了对钙肌蛋白的检测。
3.2 在生物成像领域的应用荧光成像由于具有高分辨率和高灵敏度、无创伤和低成本的优点，被广泛用于细胞以及活体水平的生物学或分子生物学研究。在常见的荧光成像材料中，有机染料容易被光漂白并且不稳定，无机半导体量子点具有发光闪烁现象并且重金属可能发生泄漏而具有细胞毒性[56]，水溶性共轭聚合物由于具有较高的发光效率、良好的发光稳定性和细胞相容性，而被广泛地应用于细胞成像和医疗诊断。由于生物组织往往具有荧光背景而带来干扰，通过FRET体系的构建则可增大Stokes位移，减少背景干扰，提高发光效率，同时实现多色发光和多通道检测。例如Liu课题组[57]设计制备的发射红光的给受体型共轭聚合物，通过引入PEG以增强水溶性，获得了25%的量子产率和大约200 nm的Stokes位移，是细胞成像特别是体内成像的理想荧光材料。
多色成像对于研究细胞结构、细胞器的迁移、生化过程的追踪及分子间的相互作用过程有着重要的意义。为实现多色成像，最直接的办法是合成多种不同颜色的共轭聚合物，再分别通过共沉淀的方法制备不同颜色的聚合物纳米粒子，这种方法需要大量的合成工作，费时费力，且得到的颜色也有限[58-60]。采用FRET方法建立多色发光体系则是比较简单有效的替代方法。Wang课题组[61]合成了分别发射蓝、绿、红3种荧光颜色的水溶性共轭聚合物(图 5)，采用非致病侵入型大肠杆菌(E. Coli)作为载体，通过静电和疏水相互作用将共轭聚合物组装在菌体表面。3种颜色的共轭聚合物之间可发生多步FRET，通过调节聚合物的比例即可获得多色荧光编码的粒子。与A549细胞的共培养实验证明这些多色发光粒子通过内吞作用进入细胞质中，实现多色细胞成像。并且用流式细胞仪可区分这些多色荧光编码的细胞，因此还可用于细胞标记和计数，在临床诊断中也具有潜在的应用价值。
|
图 5 (a)蓝、绿、红3种荧光颜色的WSCPs的结构及水溶液荧光照片，分别用B、G、R表示；(b)E. Coli介导的WSCPs自组装形成的多色粒子的荧光图像，光源为365 nm紫外光；(c)A549细胞用多色粒子染色后的荧光图像[61] Fig.5 (a) Chemical structure and fluorescent photo of the water soluble conjugated polymers with blue, green, and red emission, which were denoted as B, G, and R, respectively; (b) multi-color fluorescent photo of particles assembled by E. Coli with conjugated polymers; (c) fluorescent images of A549 cells incubated with multi-color particles[61] |
细胞内各细胞器承担不同功能，共同完成细胞生命活动，对细胞结构的精细成像将有助于探究细胞生命功能。一般情况下，带正电荷的共轭聚合物很容易与细胞膜通过静电作用结合而发生内吞，最后定位于细胞质中，可以用于胞质成像[62]。例如，Wang等人[63]使用卟啉修饰的聚噻吩实现了对细胞质中溶酶体的双色成像。为实现细胞膜的成像，在共轭聚合物侧链上修饰叶酸，可以通过与细胞膜上的叶酸受体结合而实现细胞膜的靶向成像，但是叶酸和受体的特异性结合也会激活细胞内吞机制，使得共轭聚合物最终定位于细胞质。虽然细胞膜成像对于研究细胞形态结构和生理过程具有重要意义，但是由于内吞机制的存在，水溶性共轭聚合物尚未能用于细胞膜的长时间稳定成像。为解决这个问题，Li课题组[64]最近合成了给受体型的PF-DBT-BIMEG(如图 6所示)，主链由PF组成，并掺杂5%(摩尔分数)DBT单元，分别作为能量给体和受体。在聚合物的侧链上引入带正电荷的咪唑基团和寡聚乙二醇链，在增强水溶性的同时，还可与细胞膜表面带负电荷的磷脂快速有效的结合。PF-DBT-BIMEG与HeLa细胞共培养后，在30 min内即可迅速与细胞膜结合，即使经过24 h长时间共培养，仍稳定吸附在细胞膜表面，不会通过内吞作用进入细胞质中。同时聚合物在细胞膜表面发生聚集后，诱导FRET效率大幅提高，发射出明亮的蓝色和红色荧光信号。该聚合物材料具有很好的生物兼容性，荧光信号强且稳定性好，对其他细胞如MCF-7和Jurkat细胞也具有普适性，是一类理想的细胞膜双色成像材料。
|
图 6 (a)PF-DBT-BIMEG的结构式，在水溶液中的FRET和细胞膜表面上聚集诱导的FRET示意图；(b)HeLa细胞与PF-DBT-BIMEG共培养30 min和24 h后的共聚焦荧光照片，DiD为市售的细胞膜染料，标尺均为20 μm[64] Fig.6 (a) Chemical straucture of PF-DBT-BIMEG, and schematic representation of aggregation-induced FRET from PF segments to DBT units on the cell membrane; (b) confocal laser scanning microscopy (CLSM) images of HeLa cells stained with PF-DBT-BIMEG and DiD dyes for 30 min and 24 h, the scale bars represent 20 μm[64] |
2005年，Whitten课题组[65]首先发现在可见光照射下阳离子聚电解质聚苯撑乙炔衍生物能够结合并杀死革兰氏阴性菌E.coli和革兰氏阳性炭疽芽孢杆菌B.anthracis，这一研究开启了水溶性共轭聚合物在光动力治疗方面的应用。光动力治疗由于具有创伤轻微、毒副作用低等优势，已经发展成为较为完善的肿瘤治疗的新技术，在临床方面也有着很好的应用前景[66-70]。
在光照条件下，共轭聚合物可以直接敏化周围的氧气分子而产生活性氧物种(reactive oxygen species, ROS)，包括单线态氧(1O2)、超氧阴离子自由基(O2·-)、过氧化氢(H2O2)、以及羟基自由基(OH·)等，ROS通过与生物大分子作用从而抑制和杀伤临近的肿瘤细胞或致病微生物。Whitten和Schanze课题组[10, 71-74]设计合成了多种水溶性共轭聚合物和寡聚物并研究了它们的抗菌和抗癌活性。除直接敏化外，共轭聚合物还可将能量转移到体系中的光敏剂(如卟啉等)，间接敏化氧气产生活性氧，由于共轭聚合物具有很强的光捕获能力和较高的能量转移效率，可显著提高体系中ROS的产生效率，因此在病原菌感染和肿瘤治疗方面引起了很多关注[20, 75]。本部分主要讨论水溶性共轭聚合物能量转移体系在光动力抗癌和杀菌方面的应用。
2009年，Wang课题组[76]首先报道了水溶性共轭聚合物能量转移体系在光动力杀菌领域的应用，如图 7所示，将阳离子卟啉TPPN和阴离子聚噻吩衍生物PTP通过静电和疏水相互作用组装成纳米粒子，在白光照射下可发生从PTP到TPPN的能量转移，进而敏化周围氧分子生成单线态氧，相对于单一的TPPN体系，单线态氧产生效率大为增强。该复合物可结合大肠杆菌E. coli和枯草芽孢杆菌B. anthracis，在低光照条件下对两种菌都表现出高效的杀菌活性。除了静电复合外，Xing等[77]还利用共价连接的方式将卟啉修饰在聚噻吩侧链上，通过分子内FRET，实现了对真菌黑曲霉的高效杀伤。
|
图 7 (a)聚噻吩衍生物PTP和卟啉TPPN复合物的杀菌机理示意图；(b)PTP和TPPN的化学结构；(c)不同处理对大肠杆菌E.coli的杀菌率；(d)不同处理对枯草芽孢杆菌B.anthracis的杀菌率[76] Fig.7 (a) Schematic antibacterial mechanism of PTP/TPPN complex; (b) chemical structures of PTP and TPPN; (c) biocidal activity of samples towards E.coli; (d) biocidal activity of samples towards B.anthracis[76] |
Wang课题组[78]还将水溶性共轭聚合物的这一特性拓展到癌症治疗领域，卟啉修饰的聚噻吩衍生物PTP在水中形成的纳米粒子可通过内吞作用进入到细胞中。光照下，PTP收集到的能量有效地传递给侧链的卟啉基团，该体系显著提升了PTP生成单线态氧的能力，从而降低肿瘤细胞的存活率。为了发展高选择性和低毒副作用的水溶性共轭聚合物治疗体系，需要在体系中引入靶向因子，例如在聚噻吩侧链上同时修饰卟啉和叶酸分子，可有效地靶向定位叶酸受体过表达的KB细胞并用光动力将其杀伤[78]。药物泰莫西芬是一种雌激素受体α(ERα)调节剂，将其和卟啉修饰在聚噻吩上，可特异性结合胞内ERα蛋白，通过光动力产生ROS使胞内ERα不可逆失活，从而抑制ERα阳性肿瘤细胞(例如MCF-7细胞)的繁殖，而该体系对ERα阴性细胞则几乎没有毒性[79]。Huang课题组[80]合成制备了树枝状阳离子聚芴衍生物，在主链结构中引入少量铂卟啉，该聚芴衍生物在水中自组装形成纳米粒子，产生单线态氧的量子产率可达到80%，可有效地通过光动力杀伤癌细胞。
在光动力治疗中，外在光源对生物组织的穿透能力有限，从而限制了传统光动力治疗的发展。为解决这一问题，Wang课题组[81]提出了基于内光源的生物发光能量转移(BRET)的光动力治疗方法(见图 8)。该体系利用鲁米诺的生物发光为光源，阳离子的寡聚苯撑乙烯OPV作为光敏剂，当鲁米诺分子在H2O2和辣根过氧化物酶HRP存在下发出蓝光，能量传递给OPV分子，敏化氧气生成ROS，从而有效杀伤肿瘤细胞，杀伤效率可达80%，活体实验也证明该BRET体系可明显抑制肿瘤组织的生长，另外该体系对白色念珠菌C. albicans的抑制率也可达到90%以上。该BRET体系是首次不依赖外界光源的报道，生物内发光的使用有效地克服了外光源难以穿透组织的缺点，在肿瘤的治疗领域中有着广阔的发展前景。
|
图 8 (a)BRET体系的原理示意图；(b)OPV的化学结构；(c)BRET体系下HeLa细胞的存活率分析；(d)BRET体系对小鼠肿瘤的抑制率；(e)BRET体系对白色念珠菌C. albicans的抑制率[81] Fig.8 (a) Illustration of principle concept of BRET; (b) chemical structure of OPV; (c) cell viability of HeLa cells incubated with BRET system; (d) tumor inhibition in vivo by BRET; (e) biocidal activity of BRET toward C. albicans[81] |
另外，水溶性共轭聚合物作为两亲性高分子，同时还具备良好的生物相容性，可作为药物和基因的输运载体从而用于疾病的治疗。通过监测共轭聚合物与包覆的药物(例如阿霉素)或荧光基团修饰的DNA之间的FRET程度，可方便地监控包覆和控制释放的过程[82]。例如，Li课题组[83]制备了腺嘌呤修饰的WSCPs与德克萨斯红(Texas Red，TR)修饰的DNA相互作用形成的纳米粒子，由于距离的拉近，能量发生从共轭聚合物到TR分子的传递，荧光由绿色转变为橙色，而与A549细胞共培养的结果证明，该复合物进入了细胞质，实现了基因的传递与释放。
4 总结与展望本文总结了近十年来基于能量转移特别是FRET原理的水溶性共轭聚合物体系的主要进展，简述了该体系的设计制备方法主要分为两种，一种是将给体和受体引入到主链结构中，另一种则是和其他染料以共价键或非共价键的方式复合。然后总结了其在生物传感、生物成像、光动力杀菌和光动力抗肿瘤领域的应用，介绍了其工作原理和相关代表性工作。得益于其放大的荧光信号、多色发光、增强的活性氧产生效率等优势，水溶性共轭聚合物能量转移体系在生物和医学领域有着非常好的应用前景，而更多的功能体系和应用也等待着科研工作者们进一步的探索和开发。
水溶性共轭聚合物能量转移体系的发展主要依赖于水溶性共轭聚合物的发展。到目前为止，仍然存在一些问题限制了水溶性共轭聚合物进一步的应用，包括容易发生自聚集、和疏水基底发生非特异性相互作用、分子量难以控制且分布较宽、合成条件对分子量和量子产率影响较大、近红外区聚合物的量子发光效率较低、对癌细胞和正常细胞的杀伤选择性较差等。因此，设计合成新型结构的水溶性共轭聚合物；进一步提高特别是近红外区的发光效率；增加聚合物的靶向选择性功能；设计制备多功能体系；发展适合生物体内应用的双光子激发的聚合物，并进一步探索和拓展其功能和应用，都是水溶性共轭聚合物未来的发展方向。另外，近些年来发展起来的超分辨荧光技术进一步提高了光学成像分辨率，其中随机性超分辨成像手段依赖于染料分子的光开关效应或光闪烁现象。共轭聚合物具有独特的结构和光学性能，是发展超分辨荧光探针的理想材料[84]，例如，分子线放大效应和超猝灭效应有利于大幅提高荧光开关比和响应速度；高荧光量子产率有利于实现单分子发光的精确定位；侧链容易修饰各种功能基团包括自组装位点以及各种靶向因子等；优异的生物相容性则使其非常适合应用于生物和医药领域。因此设计合成新型光活性共轭聚合物，使之适应超分辨荧光成像的要求，进而用于深入研究亚细胞结构和揭示更多生命活动的规律，也是其重要的发展方向。
| [1] | Burroughes J H, Bradley D D C, Brown A R, Marks R N, Friend R H, Burns P L, Holmes A B. Light-emitting diodes based on conjugated polymers[J]. Nature, 1990, 347: 539–541. DOI:10.1038/347539a0 |
| [2] | Kim J Y, Lee K, Coates N E, Moses D, Nguyen T Q, Dante M, Heeger A J. Efficient tandem polymer solar cells fabricated by all-solution processing[J]. Science, 2007, 317: 222–225. DOI:10.1126/science.1141711 |
| [3] | Chua L L, Zaumseil J, Chang J F, Ou E C W, Ho P K H, Sirringhaus H, Friend R H. General observation of n-type field-effect behaviour in organic semiconductors[J]. Nature, 2005, 434: 194–199. DOI:10.1038/nature03376 |
| [4] | Wu Z H, Sun C, Dong S, Jiang X F, Wu S P, Wu H B, Yip H L, Huang F, Cao Y. n-Type water/alcohol-soluble naphthalene diimide-based conjugated polymers for high-performance polymer solar cells[J]. Journal of the American Chemical Society, 2016, 138(6): 2004–2013. DOI:10.1021/jacs.5b12664 |
| [5] | Feng X L, Liu L B, Wang S, Zhu D B. Water-soluble fluorescent conjugated polymers and their interactions with biomacromolecules for sensitive biosensors[J]. Chemical Society Reviews, 2010, 39: 2411–2419. DOI:10.1039/b909065g |
| [6] | Zhu C L, Liu L B, Yang Q, Lv F T, Wang S. Water-soluble conjugated polymers for imaging, diagnosis, and therapy[J]. Chemical Reviews, 2012, 112(8): 4687–4735. DOI:10.1021/cr200263w |
| [7] | Lv F T, Qiu T, Liu L B, Ying J M, Wang S. Recent advances in conjugated polymer materials for disease diagnosis[J]. Small, 2016, 12(6): 696–705. DOI:10.1002/smll.v12.6 |
| [8] | Fan C H, Wang S, Hong J W, Bazan G C, Plaxco K W, Heeger A J. Beyond superquenching: hyper-efficient energy transfer from conjugated polymers to gold nanoparticles[J]. Proceeding of the National Academy of Science of the United States of America, 2003, 100(11): 6297–6301. DOI:10.1073/pnas.1132025100 |
| [9] | Li C, Shi G Q. Polythiophene-based optical sensors for small molecules[J]. ACS Applied Material & Interfaces, 2013, 5(11): 4503–4510. |
| [10] | Wang Y, Schanze K S, Chi E Y, Whitten D G. When worlds collide: interactions at the interface between biological systems and synthetic cationic conjugated polyelectrolytes and oligomers[J]. Langmuir, 2013, 29(34): 10635–10647. DOI:10.1021/la4012263 |
| [11] | Bunz U H F, Seehafer K, Bender M, Porz M. Poly(aryleneethynylene)s (PAE) as paradigmatic sensor cores[J]. Chemical Society Reviews, 2015, 44: 4322–4336. DOI:10.1039/C4CS00267A |
| [12] | Zhan R Y, Liu B. Functionalized conjugated polyelectrolytes for biological sensing and imaging[J]. The Chemical Record, 2016, 16(3): 1715–1740. DOI:10.1002/tcr.201500308 |
| [13] |
孙鹏飞, 候焕知, 范曲立, 黄维. 水溶性含糖共轭聚合物的制备及应用[J]. 化学进展, 2016, 28(10): 1489–1500.
Sun P F, Hou H R, Fan Q L, Huang W. Synthesis and application of water-soluble conjugated glycopolymer[J]. Process in Chemistry, 2016, 28(10): 1489–1500. |
| [14] | Liu J, Liu B. Red and near infrared fluorescent conjugated polyelectrolytes for biomedical applications[J]. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2017, 55(4): 519–532. DOI:10.1002/pola.28408 |
| [15] | Jiang Y F, McNeill J. Light-harvesting and amplified energy transfer in conjugated polymer nanoparticles[J]. Chemical Reviews, 2017, 117(2): 838–859. DOI:10.1021/acs.chemrev.6b00419 |
| [16] | Wu C F, Chiu D T. Highly fluorescent semiconducting po-lymer dots for biology and medicine[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2013, 52(11): 3086–3109. DOI:10.1002/anie.201205133 |
| [17] | Feng L H, Zhu C L, Yuan H X, Liu L B, Lv F T, Wang S. Conjugated polymer nanoparticles: preparation, properties, functionalization and biological applications[J]. Chemical Society Reviews, 2013, 42: 6620–6633. DOI:10.1039/c3cs60036j |
| [18] |
卢晓梅, 李杰, 胡文博, 邓卫星, 范曲立, 黄维. 水溶性共轭聚合物分子刷的研究进展[J]. 化学进展, 2016, 28(4): 528–540.
Lu X M, Li J, Hu W B, Deng W X, Fan Q L, Huang W. Recent advances of the water-soluble conjugated polymer brushes[J]. Process in Chemistry, 2016, 28(4): 528–540. DOI:10.7536/PC150913 |
| [19] | Förster T. Intermolecular energy migration and fluorescence[J]. Annals of Physics, 1948, 2: 55–75. |
| [20] | Yuan H X, Wang B, Lv F T, Liu L B, Wang S. Conjugated-polymer-based energy-transfer systems for antimicro-bial and anticancer applications[J]. Advanced Materials, 2014, 26(40): 6978–6982. DOI:10.1002/adma.v26.40 |
| [21] | Wang H, He F, Yan R J, Wang X Y, Zhu X, Li L D. Citrate-induced aggregation of conjugated polyelectrolytes for Al3+-ion-sensing assays[J]. ACS Applied Material & Interfaces, 2013, 5(16): 8254–8259. |
| [22] | Niu L Y, Guan Y S, Chen Y Z, Wu L Z, Tung C H, Yang Q Z. BODIPY-based ratiometric fluorescent sensor for highly selective detection of glutathione over cysteine and homocysteine[J]. Journal of the American Chemical Society, 2012, 134(46): 18928–18931. DOI:10.1021/ja309079f |
| [23] | Liu B, Bazan G C. Interpolyelectrolyte complexes of conjugated copolymers and DNA: platforms for multicolor biosensors[J]. Journal of the American Chemical Society, 2004, 126(7): 1942–1943. DOI:10.1021/ja038667j |
| [24] | Lin S M, Liu S P, Zou H X, Zeng W N, Wang L Y, Beuerman R, Cao D R. Synthesis of diketopyrrolopyrrole-containing conjugated polyelectrolytes for naked-eye detection of DNA[J]. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2011, 49(17): 3882–3889. DOI:10.1002/pola.24829 |
| [25] | Wang Y F, Zhan R Y, Li T H, Pu K Y, Wang Y Y, Tan Y C, Liu B. Fluorescence and visual detection of single nucleotide polymorphism using cationic conjugated polyelectrolyte[J]. Langmuir, 2012, 28(1): 889–895. DOI:10.1021/la203714e |
| [26] | He F, Liu L B, Li L D. Water-soluble conjugated polymers for amplified fluorescence detection of template-indepen-dent DNA elongation catalyzed by polymerase[J]. Advanced Functional Materials, 2011, 21(16): 3143–3149. DOI:10.1002/adfm.201100216 |
| [27] | Jeong J E, Jung I H, Kim B, Le V S, Woo H Y. Modulation of charge density of cationic conjugated polyelectrolytes for improving the FRET-induced sensory signal with enhanced on/off ratio[J]. Macromolecular Chemistry and Physics, 2015, 217(3): 459–466. |
| [28] | Jiang G X, Susha A S, Lutich A A, Stefani F D, Feldmann J, Rogach A L. Cascaded FRET in conjugated polymer/quantum dot/dye-labeled DNA complexes for DNA hybri-dization detection[J]. ACS Nano, 2009, 3(12): 4127–4131. DOI:10.1021/nn901324y |
| [29] | Pu K Y, Liu B. Intercalating dye harnessed cationic conjugated polymer for real-time naked-eye recognition of double-stranded DNA in serum[J]. Advanced Functional Materials, 2009, 19(9): 1371–1378. DOI:10.1002/adfm.v19:9 |
| [30] | Li K, Liu B. Conjugated polyelectrolyte amplified thiazole orange emission for label free sequence specific DNA detection with single nucleotide polymorphism selectivity[J]. Analytcal Chemistry, 2009, 81(10): 4099–4105. DOI:10.1021/ac9003985 |
| [31] | Liu B, Bazan G C. Energy transfer between a cationic-conjugated poly(fluorene-co-phenylene) and thiazole orange for DNA hybridization detection involving G-rich sequences[J]. Macromolecular Rapid Communication, 2007, 28(17): 1804–1808. DOI:10.1002/(ISSN)1521-3927 |
| [32] | Wang C, Tang Y L, Guo Y. Adenosine deaminase biosensor combining cationic conjugated polymer-based FRET with deoxyguanosine-based photoinduced electron transfer[J]. ACS Applied Material & Interfaces, 2016, 6(23): 21686–21691. |
| [33] | Wang S, Gaylord B S, Bazan G C. Fluorescein provides a resonance gate for FRET from conjugated polymers to DNA intercalated dyes[J]. Journal of the American Chemical Society, 2004, 126(17): 5446–5451. DOI:10.1021/ja035550m |
| [34] | He F, Tang Y L, Yu M H, Feng F D, An L L, Sun H, Wang S, Li Y L, Zhu D B, Bazan G C. Quadruplex-to-duplex transition of G-rich oligonucleotides probed by cationic water-soluble conjugated polyelectrolytes[J]. Journal of the American Chemical Society, 2006, 128(21): 6764–6765. DOI:10.1021/ja058075w |
| [35] | Feng X L, Duan X R, Liu L B, An L L, Feng F D, Wang S. Cationic conjugated polyelectrolyte/molecular beacon complex for sensitive, sequence-specific, real-time DNA detection[J]. Langmuir, 2008, 24(21): 12138–12141. DOI:10.1021/la802932t |
| [36] | Duan X R, Wang S, Li Z P. Conjugated polyelectrolyte-DNA complexes for multi-color and one-tube SNP genotyping assays[J]. Chemical Communications, 2008, 44: 1302–1304. |
| [37] | Song J Z, Yang Q, Lv F T, Liu L B, Wang S. Visual detection of DNA mutation using multicolor fluorescent coding[J]. ACS Applied Material & Interfaces, 2012, 4(6): 2885–2890. |
| [38] | Song J Z, Zhang J Y, Lv F T, Cheng Y Q, Wang B, Feng L H, Liu L B, Wang S. Multiplex detection of DNA mutations by the fluorescence fingerprint spectrum technique[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2013, 52(49): 13020–13023. DOI:10.1002/anie.201305461 |
| [39] | Fan C H, Plaxco K W, Heeger A J. High-efficiency fluorescence quenching of conjugated polymers by proteins[J]. Journal of the American Chemical Society, 2002, 124(20): 5642–5643. DOI:10.1021/ja025899u |
| [40] | Seo S, Kim J, Jang G, Kim D, Lee T S. Aggregation?deaggregation-triggered, tunable fluorescence of an assay ensemble composed of anionic conjugated polymer and polypeptides by enzymatic catalysis of trypsin[J]. ACS Applied Material & Interfaces, 2014, 6(2): 918–924. |
| [41] | Kim D, Lee T S. The detection of thrombin using a mixture of a fluorescent conjugated polyelectrolyte and fibrinogen and implementation of a logic gate[J]. Chemical Communications, 2014, 50: 5833–5836. DOI:10.1039/C4CC01495B |
| [42] | Wang C, Tang Y L, Liu Y, Guo Y. Water-soluble conjugated polymer as a platform for adenosine deaminase sensing based on fluorescence resonance energy transfer technique[J]. Analytical Chemistry, 2014, 86(13): 6433–6438. DOI:10.1021/ac500837f |
| [43] | Lee J H, Kim D G, Kwon N Y, Jang G S, Son J H, Lee M J, Cho H J, Kweon H S, Lee T S. Protein-induced aggregation of fluorescent conjugated polyelectrolytes with sulfonate groups: synthesis and its sensing application[J]. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2011, 49(1): 138–146. DOI:10.1002/pola.v49.1 |
| [44] | Sun P F, Lu X M, Fan Q L, Zhang Z Y, Song W L, Li B, Huang L, Peng J W, Huang W. Water-soluble iridium(Ⅲ)-containing conjugated polyelectrolytes with weakened energy transfer properties for multicolor protein sensing applications[J]. Macromolecules, 2011, 44(22): 8763–8770. DOI:10.1021/ma201614z |
| [45] | Pu K Y, Zhan R Y, Liu B. Conjugated polyelectrolyte blend as perturbable energy donor-acceptor assembly with multicolor fluorescence response to proteins[J]. Chemical Communications, 2010, 46: 1470–1472. DOI:10.1039/b915984c |
| [46] | Li J, Tian C C, Yuan Y, Yang Z, Yin C, Jiang R C, Song W L, Li X, Lu X M, Zhang L, Fan Q L, Huang W. A water-soluble conjugated polymer with pendant disulfide linkages to PEG chains: a highly efficient ratiometric probe with solubility-induced fluorescence conversion for thioldetection[J]. Macromolecules, 2015, 48(4): 1017–1025. DOI:10.1021/ma5021775 |
| [47] | Cui Q L, Yang Y, Yao C, Liu R H, Li L D. Aggregation-induced energy transfer of conjugated polymer materials for ATP sensing[J]. ACS Applied Material & Interfaces, 2016, 8(51): 35578–35586. |
| [48] | Shi H F, Sun H B, Yang H R, Liu S J, Jenkins G, Feng W, Li F Y, Zhao Q, Liu B, Huang W. Cationic polyfluorenes with phosphorescent iridium(Ⅲ) complexes for time-resolved luminescent biosensing and fluorescence lifetime imaging[J]. Advanced Functional Materials, 2013, 23(26): 3268–3276. DOI:10.1002/adfm.v23.26 |
| [49] | Zhao Q, Zhang C Q, Liu S J, Liu Y H, Zhang K Y, Zhou X B, Jiang J Y, Xu W J, Yang T S, Huang W. Dual-emissive polymer dots for rapid detection of fluoride in pure water and biological systems with improved reliability and accuracy[J]. Scientific Reports, 2015, 5: 16420–16430. DOI:10.1038/srep16420 |
| [50] | Wang Y X, Li S L, Feng L H, Nie C Y, Liu L B, Lv F T, Wang S. Fluorescence ratiometric assay strategy for che-mical transmitter of living cells using H2O2-sensitive conjugated polymers[J]. ACS Applied Material & Interfaces, 2015, 7(43): 24110–24118. |
| [51] | Zhao Q, Zhou X B, Cao T Y, Zhang K Y, Yang L J, Liu S J, Liang H, Yang H R, Li F Y, Huang W. Fluorescent/phosphorescent dual-emissive conjugated polymer dots for hypoxia bioimaging[J]. Chemical Science, 2015, 6: 1825–1831. DOI:10.1039/C4SC03062A |
| [52] | Gao Y, Yip H L, Chen K S, O'Malley K M, Acton O, Sun Y, Ting G, Chen H Z, Jen A K Y. Surface doping of conjugated polymers by graphene oxide and its application for organic electronic devices[J]. Advanced Materials, 2011, 23(16): 1903–1908. DOI:10.1002/adma.v23.16 |
| [53] | Cai L P, Zhan R Y, Pu K Y, Qi X Y, Zhang H, Huang W, Liu B. Butterfly-shaped conjugated oligoelectrolyte/graphene oxide integrated assay for light-up visual detection of heparin[J]. Analytical Chemistry, 2011, 83(20): 7849–7855. DOI:10.1021/ac2016135 |
| [54] | Li F, Chao J, Li Z H, Xing S, Su S, Li X X, Song S P, Zuo X L, Fan C H, Liu B, Huang W, Wang L H, Wang L H. Graphene oxide-assisted nucleic acids assays using conjugated polyelectrolytes-based fluorescent signal transduction[J]. Analytical Chemistry, 2015, 87(7): 3877–3833. DOI:10.1021/ac504658a |
| [55] | Yuan H B, Qi J J, Xing C F, An H L, Niu R M, Zhan Y, Fan Y B, Yan W M, Li R H, Wang B, Wang S. Graphene-oxide-conjugated polymer hybrid materials for cal-modulin sensing by using FRET strategy[J]. Advanced Functional Materials, 2015, 25(28): 4412–4418. DOI:10.1002/adfm.v25.28 |
| [56] | Chen N, He Y, Su Y Y, Li X M, Huang Q, Wang H F, Zhang X Z, Tai R Z, Fan C H. The cytotoxicity of cadmium-based quantum dots[J]. Biomaterials, 2012, 33: 1238–1244. DOI:10.1016/j.biomaterials.2011.10.070 |
| [57] | Liu J, Geng J L, Liu B. A bright far-red and near-infrared fluorescent conjugated polyelectrolyte with quantum yield reaching 25%[J]. Chemical Communications, 2013, 49: 1491–1493. DOI:10.1039/C2CC37219C |
| [58] | Feng L H, Liu L B, Lv F T, Bazan G C, Wang S. Preparation and biofunctionalization of multicolor conjugated polymer nanoparticles for imaging and detection of tumor cells[J]. Advanced Materials, 2014, 26(23): 3926–3930. DOI:10.1002/adma.201305206 |
| [59] | Ji X F, Shi B B, Wang H, Xia D Y, Jie K C, Wu Z L, Huang F H. Supramolecular construction of multifluorescent gels: interfacial assembly of discrete fluorescent gels through multiple hydrogen bonding[J]. Advanced Mate-rials, 2015, 27(48): 8062–8066. DOI:10.1002/adma.201504355 |
| [60] | Peng H Q, Sun C L, Niu L Y, Chen Y Z, Wu L Z, Tung C H, Yang Q Z. Supramolecular polymeric fluorescent nanoparticles based on quadruple hydrogen bonds[J]. Advanced Functional Materials, 2016, 26(30): 5483–5489. DOI:10.1002/adfm.201600593 |
| [61] | Feng X L, Yang G M, Liu L B, Lv F T, Yang Q, Wang S, Zhu D B. A convenient preparation of multi-spectral microparticles by bacteria-mediated assemblies of conjugated polymer nanoparticles for cell imaging and barcoding[J]. Advanced Materials, 2012, 24(5): 637–641. DOI:10.1002/adma.201102026 |
| [62] | Cui Q L, He F, Wang X Y, Xia B H, Li L D. Gold nanoflower@gelatin core-shell nanoparticles loaded with conjugated polymer applied for cellular imaging[J]. ACS Applied Material & Interfaces, 2013, 5(1): 213–219. |
| [63] | Wang F Y, Li M, Wang B, Zhang J Y, Cheng Y Q, Liu L B, Lv F T, Wang S. Synthesis and characterization of water-soluble polythiophene derivatives for cell imaging[J]. Scientific Reports, 2015, 5: 7617–7624. DOI:10.1038/srep07617 |
| [64] | Cui Q L, Wang X Y, Yang Y, Li S L, Li L D, Wang S. Binding-directed energy transfer of conjugated polymer materials for dual-color imaging of cell membrane[J]. Che-mistry of Materials, 2016, 28(13): 4661–4669. DOI:10.1021/acs.chemmater.6b01424 |
| [65] | Lu L D, Rininsland F H, Wittenburg S K, Achyuthan K E, McBranch D W, Whitten D G. Biocidal activity of a light-absorbing fluorescent conjugated polyelectrolyte[J]. Langmuir, 2005, 21(22): 10154–10159. DOI:10.1021/la046987q |
| [66] | Zhao L Z, Qu R, Li A, Ma R J, Shi L Q. Cooperative self-assembly of porphyrins with polymers possessing bioactive functions[J]. Chemical Communications, 2016, 52: 13543–13555. DOI:10.1039/C6CC05449H |
| [67] | Zou Q L, Abbas M, Zhao L Y, Li S K, Shen G Z, Yan X H. Biological photothermalnanodots based on self-assembly of peptide-porphyrin conjugates for antitumor therapy[J]. Journal of the American Chemical Society, 2017, 139(5): 1921–1927. DOI:10.1021/jacs.6b11382 |
| [68] | Zhang J L, Zhang Z K, Yu B, Wang C, Wu W, Jiang X Q. Synthesis and biological properties of porphyrin-containing polymeric micelles with different sizes[J]. ACS Applied Material & Interfaces, 2016, 8(9): 5794–5803. |
| [69] | Xing R R, Liu K, Jiao T F, Zhang N, Ma K, Zhang R Y, Zou Q L, Ma G H, Yan X H. An injectable self-assembling collagen-gold hybrid hydrogel for combinatorial antitumor photothermal photodynamic therapy[J]. Advanced Materials, 2016, 28(19): 3669–3676. DOI:10.1002/adma.201600284 |
| [70] | Shen G Z, Xing R R, Zhang N, Chen C J, Ma G H, Yan X H. Interfacial cohesion and assembly of bioadhesive molecules for design of long-term stable hydrophobic nanodrugs toward effective anticancer therapy[J]. ACS Nano, 2016, 10(6): 5720–5729. DOI:10.1021/acsnano.5b07276 |
| [71] | Parthasarathy A, Pappas H C, Hill E H, Huang Y, Whitten D G, Schanze K S. Conjugated polyelectrolytes with imidazolium solubilizing groups properties and application to photodynamic inactivation of bacteria[J]. ACS Applied Material & Interfaces, 2015, 7(51): 28027–28034. |
| [72] | Parthasarathy A, Goswami S, Corbitt T S, Ji E, Dascier D, Whitten D G, Schanze K S. Photophysics and light-activated biocidal activity of visible-light-absorbing conjugated oligomers[J]. ACS Applied Material & Interfaces, 2013, 5(11): 4516–4520. |
| [73] | Zhou Z, Corbitt T S, Parthasarathy A, Tang Y, Ista L K, Schanze K S, Whitten D G. "End-only" functionalized oligo(phenylene ethynylene)s: synthesis, photophysical and biocidal Activity[J]. The Journal of Physical Chemistry Letters, 2010, 1(21): 3207–3212. DOI:10.1021/jz101088k |
| [74] | Tang Y, Corbitt T S, Parthasarathy A, Zhou Z, Schanze K S, Whitten D G. Light-induced antibacterial activity of symmetrical and asymmetrical oligophenylene ethynylenes[J]. Langmuir, 2011, 27(8): 4956–4962. DOI:10.1021/la105018g |
| [75] | Zhao Q, Li J T, Zhang X Q, Li Z P, Tang Y L. Cationic oligo(thiopheneethynylene) with broad-spectrum and high antibacterial efficiency under white light and specific biocidal activity against S. aureus in dark[J]. ACS Applied Material & Interfaces, 2016, 8(1): 1019–1024. |
| [76] | Xing C F, Xu Q L, Tang H W, Liu L B, Wang S. Conjugated polymer/porphyrin complexes for efficient energy transfer and improving light-activated antibacterial activity[J]. Journal of the American Chemical Society, 2009, 131(36): 13117–13124. DOI:10.1021/ja904492x |
| [77] | Xing C F, Yang G M, Liu L B, Yang Q, Lv F T, Wang S. Conjugated polymers for light-activated antifungal activity[J]. Small, 2012, 8(4): 525–529. DOI:10.1002/smll.v8.4 |
| [78] | Xing C F, Liu L B, Tang H W, Feng X L, Yang Q, Wang S, Bazan G C. Design guidelines for conjugated polymers with light-activated anticancer activity[J]. Advanced Functional Materials, 2011, 21(21): 4058–4067. DOI:10.1002/adfm.v21.21 |
| [79] | Wang B, Yuan H X, Zhu C L, Yang Q, Lv F T, Liu L B, Wang S. Polymer-drug conjugates for intracellar molecule-targeted photoinduced inactivation of protein and growth inhibition of cancer cells[J]. Scientific Reports, 2012, 2: 766–773. |
| [80] | Zhou X B, Liang H, Jiang P F, Zhang K Y, Liu S J, Yang T S, Zhao Q, Yang L J, Lv W, Yu Q, Huang W. Multifunctional phosphorescent conjugated polymer dots for hypoxia imaging and photodynamic therapy of cancer cells[J]. Advanced Science, 2016, 3(2): 1500155–1500166. DOI:10.1002/advs.201500155 |
| [81] | Yuan H X, Chong H, Wang B, Zhu C L, Liu L B, Yang Q, Lv F T, Wang S. Chemical molecule-induced light-activated system for anticancer and antifungal activities[J]. Journal of the American Chemical Society, 2012, 134(32): 13184–13187. DOI:10.1021/ja304986t |
| [82] | Feng X L, Lv F T, Liu L B, Tang H W, Xing C F, Yang Q, Wang S. Conjugated polymer nanoparticles for drug delivery and imaging[J]. ACS Applied Material & Interfaces, 2010, 2(8): 2429–2435. |
| [83] | Wang X Y, He F, Li L L, Wang H, Yan R J, Li L D. Conjugated oligomer-based fluorescent nanoparticles as functional nanocarriers for nucleic acids delivery[J]. ACS Applied Material & Interfaces, 2013, 5(12): 5700–5708. |
| [84] | Chen X Z, Li R Q, Liu Z H, Sun K, Sun Z Z, Chen D, Xu G X, Xi P, Wu C F, Sun Y J. Small photoblinking semiconductor polymer dots for fluorescence nanoscopy[J]. Advanced Materials, 2017, 29(5): 1604850–1604856. DOI:10.1002/adma.201604850 |