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水溶性共轭有机材料由于将独特的光电特性、良好的水溶性以及生物相容性等优势融合一身被广泛地应用于传感、生物成像、药物运输、光动力学治疗等领域，因此也成为当今光电信息材料的研究热点。第一，由于水溶性共轭有机材料独特的光电特性，同时具有良好的水溶性，能够被细胞很好地吸收并对细胞进行成像。第二，由于激子可以有效地长距离传递来降低电子或能量受体位点，使得共轭有机材料的荧光淬灭或使得受体荧光信号放大，从而可以实现高灵敏度信息传感。第三，由于水溶性共轭有机材料一般具有刚性链段和柔性链段，这一特定结构决定了其在水溶液中能够发生自组装行为，从而可以包裹药物并进行药物运输。基于该研究背景，本文设计合成了一系列水溶性共轭有机材料，研究其基本的光物理性质、自组装行为，并将低细胞毒性和良好的生物相容性的PTP5进行了细胞成像。（1）设计合成一种寡聚苯撑乙炔类化合物（TP1），通过研究其在水溶液中的光物理性能发现TP1水溶液在加入Fe3+后荧光几乎完全淬灭，继而在加入F-后荧光强度有很大程度的增强，该系统光信号很好地实现了“OFF-ON”之间的转换。基于此体系的荧光开关性质可以构建一个简单的化学逻辑门。（2）设计合成了一种以寡聚苯撑乙炔为主链，在其侧链上引发原子自由基聚合反应（ATRP）得到了分子刷型的寡聚苯撑乙炔类化合物（OPEN+）。我们对其在水溶液中的基本光物理性能、自组装行为（粒径、形貌）以及自组装体的稳定性进行了研究，实验结果表明其在水溶液中能够形成稳定的自组装体，预示其着在药物运输领域有潜在的应用。（3）设计合成了一种新型的分子刷型的水溶性阳离子苯撑乙炔类聚合物PTP5，研究了其基本的光物理性能和在不同盐浓度以及不同pH值条件下的光谱稳定性，通过实验证实得到PTP5具有较好的光谱稳定性。此外，我们研究了其自组装行为，实验表明PTP5在水溶液中能够形成稳定的自组装球体，并且可以通过控制浓度大小来控制其自组装体尺寸大小，从0.2~0.5mg/mL，其形成的纳米粒子尺寸大小为10~80nm不等。最后我们还利用MTT方法证实了该聚合物的低细胞毒性以及通过细胞摄入实验证明该聚合物能够很好地被细胞吸收，表明其在生物医学领域具有潜在的应用价值。