作為發(fā)光材料領(lǐng)域冉冉升起的新星，多色熒光高分子水凝膠是一類具有可調(diào)發(fā)光性能的高分子軟材料，往往含有兩個(gè)或多個(gè)發(fā)光中心。不同于其他主要以固態(tài)或液態(tài)形式存在的經(jīng)典熒光材料，由于多色熒光高分子水凝膠的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中包含大量水分，使其以高度含水的準(zhǔn)固態(tài)形式存在，因此兼具許多優(yōu)異的固體和液體的性能，包括與生物組織相近的模量，固有的軟、濕特性，良好的生物相容性等。重要的是，得益于不同發(fā)光中心的可控?zé)晒夤庾V的疊加，多色熒光高分子水凝膠可以被賦予不同的熒光發(fā)射強(qiáng)度和顏色。此外，由于很多發(fā)光中心具有刺激響應(yīng)特性，因此可以引入多種刺激以實(shí)現(xiàn)凝膠基體的熒光強(qiáng)度和顏色的變化。這種寬光譜的顏色覆蓋以及多刺激響應(yīng)顏色變化的性質(zhì)再集成水凝膠獨(dú)特的軟濕特性和化學(xué)與結(jié)構(gòu)上的多功能性，使其具有巨大的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。

中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所陳濤研究員課題組和香港科技大學(xué)唐本忠院士課題組基于近年來在熒光高分子水凝膠方面的研究進(jìn)展（Adv. Mater., 2020, 32, 1906493；Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 16243; Adv. Mater., 2019, 31, 1902365；Adv. Funct. Mater., 2019, 29, 1905514; Chem. Mater., 2019, 31, 1092; Chem. Mater., 2019, 31, 5683; ACS Macro Lett., 2019, 8, 937; Sci. China Mater., 2019, 62, 831; Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1704568; Macromolecules, 2018, 51, 5762; ACS Sensor, 2018, 3, 2394; J. Phys. Chem. C, 2018, 122, 9499 et al.），近期在Angew. Chem. Int. Ed.上發(fā)表題為“Multicolor fluorescent polymeric hydrogels：colorfulness is more shining than homochromy”的綜述（10.1002/anie.202007506）。

多色熒光高分子水凝膠其實(shí)廣泛存在于自然界中，因?yàn)樵S多海洋軟體動(dòng)物以凝膠狀態(tài)存在并顯示動(dòng)態(tài)發(fā)光的行為，用于偽裝和交流。這些天然的多色熒光通常來自于熒光蛋白或天然熒光團(tuán)。同樣的，人工合成的多色熒光高分子水凝膠的設(shè)計(jì)通常是將兩個(gè)或多個(gè)具有不同發(fā)光顏色的熒光團(tuán)加入到同一水凝膠體系中。另外，通過設(shè)計(jì)和引入一些具有刺激響應(yīng)顏色變化性能的熒光團(tuán)可以獲得基于單一發(fā)光中心的智能多色熒光高分子水凝膠。到目前為止，許多類型的天然或人工合成的熒光團(tuán)都可以用來設(shè)計(jì)和制備多色熒光高分子水凝膠。根據(jù)熒光基團(tuán)的類型可以分為熒光蛋白、有機(jī)熒光團(tuán)、鑭系復(fù)合物和發(fā)光納米粒子四個(gè)大類。

多色熒光高分子水凝膠具有很多優(yōu)異性能，包括與生物組織類似的機(jī)械性能，固有的軟、濕特性，良好的生物相容性和光學(xué)性能。這些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)再結(jié)合其簡(jiǎn)單的制備方法和易于改性、修飾等特點(diǎn)，使其成為很有前途的發(fā)光材料，在傳感、生物成像、仿生軟機(jī)器人、防偽和智能顯示等前沿應(yīng)用領(lǐng)域顯示出巨大潛力。盡管在過去的十多年中多色熒光高分子水凝膠的研究取得了一定的進(jìn)展，但它仍然是一個(gè)充滿許多可能性的年輕研究領(lǐng)域。未來基于多色熒光水凝膠的研究需要更加注重對(duì)新的構(gòu)筑策略的開發(fā)，例如引入具有優(yōu)異發(fā)光強(qiáng)度和穩(wěn)定性的有機(jī)-無機(jī)雜化材料或金屬摻雜材料作為發(fā)光中心；需要拓寬其吸收以及發(fā)射光譜范圍，尤其是近紅外區(qū)域，以滿足其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的需求；需要繼續(xù)發(fā)展多功能集成（比如自修復(fù)，形狀記憶，導(dǎo)電性，磁響應(yīng)）的多色熒光高分子水凝膠使單一體系的結(jié)構(gòu)與功能更加完善。此外，熒光水凝膠的機(jī)械性能，保水能力也需要進(jìn)一步的改善，從而提高其更多實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值。

以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目、中科院青促會(huì)、廣東省分子聚集發(fā)光重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、華南理工大學(xué)、北京理工大學(xué)青年教師學(xué)術(shù)啟動(dòng)計(jì)劃等的資助。

多色熒光高分子水凝膠的基本構(gòu)筑策略和主要應(yīng)用領(lǐng)域