光动力治疗(PDT)因其副作用小、抗耐药性强、时空可控等优势被广泛应用在抗肿瘤、抗真菌/细菌、抗病毒等多个领域。光动力治疗中光敏剂起着尤为关键的作用,其性能决定了光动力治疗的效果。相比较而言,纯有机光敏剂具有生物相容性优异、可降解、毒性低、修饰容易、性能可调等优点。然而,传统的有机光敏剂在聚集时会发生聚集导致荧光猝灭的效应(ACQ),抑制了光敏剂的活性氧(ROS)产生能力,严重影biolubrication system响光动力治疗的效果。具有聚集诱导发光(AIE)特性的光敏剂在聚集时荧光发射和ROS产生效率均有提升,因而其非常适合应用在光动力治疗中。此外,提升光敏剂的性能及实现按需调节ROS的产生是优化光动力治疗效果的重要手段。常用的策略包括增加分子的共轭、引入电子给体、电子受体单元、重原子等化学修饰来改造光敏剂。然而,这不仅增加了时间和金钱的成本且可能达不到预期的效果,同时复杂的化学结构会降低光敏剂的溶解性以及带来不可忽略的暗毒性。通过超分子组装的方式来优化光敏剂的性能、简化光敏剂的获取途径以及实现ROS的按需调节既便捷又高效。因此,本论文以构建性能优异的超分子AIE光敏剂为出发点,设计并合成了一系列具有AIE性质的光敏剂,旨在通过超分子组装的方式提升光敏剂的性能、增强光敏剂的生物安全性、简化光敏剂的获取途径、实现ROS的按需调节并将构建的超分子AIE光敏剂应用在光动力抗真菌、抗细菌上。主要内容如下:(1)利用同一分子的不同空间构型发展了一对立体异构体光敏剂((Z)-TPE-EPy和(E)-TPE-EPy)。通过单晶衍射证实了(Z)-TPE-EPy和(E)-TPE-EPy的立体构型。(Z)-TPE-EPy和(E)-TPE-EPy具有聚集诱导发光特性和产生ROS的能力(~1O_2和O_2~(·-)),能够实现荧光成像引导的PDT确认细节。一方面,该光敏剂因其阳离子特性具有靶向真菌线粒体的能力。另一方面,我们利用超分子组装的策略调控光敏剂激发态的释能过程从非辐射失活转向荧光发射与系间窜越,提高了立体异构体的荧光强度和ROS生成效率;最终实现了酵母菌和白色念珠菌的光动力靶向杀灭。在抗真菌实验中,基于(Z)-TPE-EPy和(E)-TPE-EPy的超分子组装体均表现出显著降低的暗毒性与优异的光毒性。本研究首次结合异构体工程和主客体作用构筑了高效的超分子AIE光敏剂,为强杀菌CL13900半抑制浓度性光敏剂的创制提供了新思路。(2)Ⅰ型光敏剂因其产生的自由基阴离子具有更广的扩散范围和较强的破坏能力而受到持续关注,并在很多领域中得到了广泛应用。然而,由于缺乏通用的分子设计策略和深入的理论研究,Ⅰ型光敏剂的制备仍然是一个挑战。我们发展了一种基于哌嗪核的阳离子Ⅰ型光敏剂(PPE-DPI),它具有高效的系间窜越效率(ΔE_(ST)=0.0006 eV),其激发三重态可以捕获氧分子并通过电子转移途径产生超氧自由基(O_2~(·-))。另外,具有阳离子吡啶基团的PPE-DPI能够通过主客体相互作用与葫芦脲[7](CB[7])结合,形成超分子组装体PPE-DPI@CB[7],从而抑制O_2~(·-)的生成。通过添加竞争性的金刚烷胺,超分子组装体会发生解组装并恢复O_2~(·-)的生成,从而建立O_2~(·-)生成的可控开关。这种可切换的Ⅰ型光敏剂被成功应用于光动力抗菌调控。这项研究首次阐释了基于超分子组装和解组装构筑的可切换的O_2~(·-)开关。(3)增强光敏剂的系间窜越是提升其ROS产率的有效途径,通过超分子组装的策略结合分子间的电荷转移相互作用有望进一步提升光敏剂的ROS产率。我们通过精心的设计和简单的合成得到了具有推拉电子结构的AIE光敏剂OPE-DPI。阳离子化的OPE-DPI能够与CB[7]或CB[8]通过主客体相互作用形成不同的超分子组装体,从而增强其荧光发射以及ROS产率。CB[8]可以促进OPE-DPI发生分子间的电荷转移相互作用从而形成的超分子组装体(OPE-DPI@CB[8])呈现出大幅度的发射红移(从486 nm到596 nm)以及优于OPE-DPI@CB[7]的ROS产率。我们利用同一分子不同的超分子组装方式筛选出了性能更优异的超分子光敏剂OPE-DPI@CB[8]。在抗菌实验中,OPE-DPI与OPE-DPI@CB[8]都能与细菌结合并呈现出优异的成像能力且OPE-DPI@CB[8]表现出显著降低的暗毒性与增强的光毒性。超分子组装的策略为调控光敏剂的ROS产率以及改善光敏剂的暗毒性提供了思路,为创制新型光敏剂提供了更多的选择方案。