荧光共价有机框架(COFs)是一种结晶有机多孔材料,由于其具有多孔性、大比表面积、光学性质可调和良好的生物相容性,在生物检测、成像和疾病治疗等领域获得了极大关注。尽管如此,相比于其他材料,COFs在生物和医学领域的应用还处在起步阶段。限制COFs在生物医学领域的广泛应用主要是由于其疏水性、在水中易聚集、形貌不均一,存在荧光的聚集诱导猝灭等。因此,合成和开发具有生物相容性良好、分散性好、发光效率高、具有特定生物功能的荧光COFs材料,并探索其在生物领域的进一步应用,对推动新材料在生物及纳米医学领域的应用具有重要意义。本论文主要聚焦于新型荧光COFs的设计合成、生物功能化以及构建多功能平台实现生物成像及诊疗。主要内容如下:第一章绪论主要介绍了共价有机框架材料的简介、设计、反应类型、合成方法等。重点介绍了荧光COFs的合成以及在生物分析、成像和治疗方面的应用。最后,介绍了本论文的工作意义和内容。第二章亚胺连接荧光共价有机框架的合理设计、合成及pH传感和生物成像研究活细胞中的pH值与癌症和类风湿性关节炎等许多疾病的相关。在本章中,设计和开发了一系列新型亚胺连接的荧光共价有机框架(COFs),用于肿瘤细胞和斑马鱼的pH传感。我们筛选了四种单体,通过席夫碱缩合反应合成了四种具有不同p Ka的COFs(COF_1-COF_4)。所制备的COFs表现出不同的pH依赖性荧光响应。其中,COF_2具有优异的质子化和去质子化的能力、高结晶度、优异的荧光性能和适合生物传感的p Ka。为了提高COF_2的生物相容性和细胞内吞效率,在多聚赖氨酸(PDL)存在下,通过超声辅助剥离,得到纳米尺度的PDL修饰COF_2(PDL@COF_2)作为新型荧光探针。研究发现,该探针具有可逆的质子化和去质子化特性,在pH 5.0到8.0的范围内具有优异的线性响应。基于荧光PDL@COF_2的高稳定性和良好的生物相容性,该探针成功应用于肿瘤细胞和斑马鱼的pH成像。第三章红细胞膜伪装荧光共价有机框架用于生物成像及协同治疗三阴性乳腺癌的研究为了进一步拓展COFs材料在活体内的应用,我们对已合成的亚胺连接荧光COFs进行合理设计,构建了一个具有良好生物相容性的多功能荧光纳米平台,用于肿瘤细胞和荷瘤小鼠的成像及联合诊疗研究。在本章中,我们设计了红细胞膜伪装的荧光COFs,同时利用COFs的大比表面及纳米孔道,负载NO供体(羟基脲,Hu)、葡萄糖氧化酶(GOx)和胞嘧啶磷酸鸟嘌呤寡核苷酸(CPG)(简写为COF@HGC),用于三阴性乳腺癌(TNBC)的饥饿/NO/免疫协同治疗。由于COFs材料有序的孔结构和大的表面积,HGC很容易通过静电吸附、疏水作用等方点击此处式负载到COFs上。同时,叶酸修饰的红细胞膜(FEM)可以提高COFs的靶向效率和血液循环时间。当纳米诊疗剂COF@HGC@FEM被内吞到肿瘤细胞中,FEM上的血红蛋白(Hb)和COFs上的GOx可以触发级联反应,在底物葡萄糖和Hu存在时,可以同时产生NO和消耗葡萄糖,从而杀死肿瘤细胞。此外,CPG可以将肿瘤相关巨噬细胞从促肿瘤表型重新编程为抗肿瘤表型,并增强免疫治疗。另一方面,由于COFs具有优良的荧光性质,因此可用于生物成像的示踪剂。该“三合一”策略构建的仿生纳米平台,可以通过消耗葡萄糖的饥饿治疗、NO气体治疗以及CPG免疫治疗的协同,对TNBC小鼠模型中的肿瘤生长进行有效抑制,在纳米生物医学领selleck域具有潜在的应用前景。第四章基于荧光共价有机框架的ATP刺激响应雌二醇可控释放平台的构建及在心肌缺血/再灌注损伤中的治疗研究生物标志物刺激响应平台的构建,对于智能化的生物传感体系发展和诊疗一体化目标的实现具有非常重要的作用。在本章中,我们开发了一种ATP刺激响应性的四面体DNA(tDNA)门控的荧光COFs纳米平台,利用该平台负载了模型药物分子雌二醇(E2)以及可控药物释放,治疗小鼠心肌的缺血再灌注(I/Rinfection in hematology)损伤。在纳米平台中,具有聚集诱导发射(AIE)性能的COFs首先用单链DNA修饰。其次,具有ATP适体序列修饰的tDNA纳米结构通过与结合在COFs表面上的单链DNA杂交形成门控,以防止COFs上负载的E2泄漏。由于COFs材料被生物大分子tDNA纳米结构修饰,所获得的纳米载体具有高负载能力和强细胞渗透能力。心肌细胞中丰富的内源性ATP可以通过ATP适体复合物的形成来解锁门控tDNA,从而实现E2的可控释放。在心肌I/R损伤细胞和小鼠模型中,我们观察到E2-tDNA/COFs可以通过持续释放E2,有效降低心肌细胞的凋亡,促进心脏功能的恢复。E2对心肌细胞的保护作用可以通过NO的上调来解释。该纳米平台具有优异的光学性能和良好的生物兼容性,可以实现细胞成像和疾病的治疗。我们构建的基于荧光COFs的刺激响应tDNA门控系统,为智能药物递送和疾病治疗提供了一个方便和通用的方法。