溫敏性發光聚合物是一種在外界溫度刺激下改變發光強度或波長的智能材料，在生物傳感和細胞成像領域有著廣闊的應用場景。目前，大多溫敏性發光聚合物的發光區域多位于藍光波段，拓寬溫敏性發光聚合物的發光波長對于其應用開發具有重要意義。近期，寧波大學趙傳壯課題組和中國醫學科學院天津生物醫學工程張明明課題組利用可逆加成-斷鏈轉移法制備了丙烯酰胺（AAm）與 6-(4-乙烯基苯)-2，4-二氨基-1，3，5-三嗪（VPhDT）共聚物，通過與摻雜染料之間的能量轉移，構建了上臨界溶解溫度（UCST）型溫敏性聚集誘導發射（AIE）聚合物熒光變色系統 （圖1）。
圖1. UCST型溫敏性AIE聚合物熒光變色系統
研究人員以AAm和VPhDT為單體，通過可逆加成-斷鏈轉移制備了一系列UCST型溫敏性AIE聚合物。研究了在水相中AAm-VPhDT共聚物的溶液行為和發光行為（圖2）。AAm均聚物表現為水溶性，而AAm與VPhDT之間的強氫鍵作用使材料在特定比例下呈現出高溫溶解、低溫不溶的上臨界溶解溫度行為（UCST）。這種溫度響應性的鏈聚集同樣影響了其發光行為：聚合物溶液在低溫下可以發出更明亮的藍色（圖2）。
圖2. AAm-VPhDT 共聚物的溫度響應性
研究人員隨后以共聚物與染料之間的能量轉移機制構建了一種溫敏性熒光變色系統。通過簡單的調控溫度與染料種類實現了顏色從高溫下的藍色發射到低溫下的紫紅色或水綠色的變化；此外，摻雜混合染料，可以在一定溫度下實現接近白色發射（圖3）。進一步研究發現，除了溫度之外，染料濃度、pH也可調控體系的發射波長，這將拓寬共聚物在溫度傳感、生物成像以及太陽能采集等方面的潛在應用。
圖3. 熒光變色系統的溫度響應性
以上相關成果發表在Macromolecules上。論文的第一作者為寧波大學碩士研究生余順鋒，通訊作者為寧波大學趙傳壯教授和醫科院醫工所張明明教授。該工作受到國家自然科學基金的資助。
近年來，寧波大學趙傳壯課題組在氫鍵締合構筑刺激響應性聚合物方面取得了一系列研究進展，發展了疏水強化氫鍵、偶極強化氫鍵、手性調控等構建UCST型溫敏聚合物的新策略（Macromolecules 2019，52，4441； Macromolecules 2021，54，7963； Macromolecules 2022，55，3801；Biomacromolecules 2022, 23, 1291），提出了氫鍵聚集構筑溫敏性發光聚合物和變色發光系統的新方法（Sci. China Chem. 2021, 64, 1770; Macromolecules 2022，55，8599；Macromolecules 2023，acs.macromol.3c00185），建立了氫鍵作用和疏水作用、離子作用、主客體作用協同構筑生物粘合界面的新體系（ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 7867；Chem. Mater. 2022, 34, 8740），開辟了氫鍵受體和給體的圖案化分布、取向化分布構筑智能水凝膠驅動器的新途徑（ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 43641；Chem. Mater. 2021, 33, 8351)。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.3c00185
