多色荧光聚合物水凝胶构建仿生皮肤的研究进展

来源：宁波材料学院，2021-11-25 08:27

自然界中，许多生物根据生存的需要，逐渐进化出独特的环境适应行为。比如变色龙、树蛙、章鱼等变色生物可以根据环境的需要，自适应地改变肤色和图案，从而达到交流和伪装的目的。受此启发，研究人员希望通过设计智能人工材料(尤其是像生物组织这样柔软湿润的高分子水凝胶材料)来复制生物对环境刺激的变色行为。智能变色水凝胶材料的发展有助于了解自然界

自然界中，许多生物根据生存的需要，逐渐进化出独特的环境适应行为。比如变色龙、树蛙、章鱼等变色生物可以根据环境的需要，自适应地改变肤色和图案，从而达到交流和伪装的目的。受此启发，研究人员希望通过设计智能人工材料(尤其是像生物组织这样柔软湿润的高分子水凝胶材料)来复制生物对环境刺激的变色行为。新型仿生变色水凝胶材料的开发有助于理解自然界中的生物变色现象，有望在传感检测、柔性显示、变色伪装皮肤、软体机器人等领域发挥应用价值。

与外界光线吸收、反射或散射产生的颜料色或结构色不同，荧光色是一种色彩饱和度较高的发光色，适用于夜间、森林、海洋、河流等光照不足的环境，因此被认为是颜料色和结构色的很好补充。但与变色龙等能够在不同外界刺激下表现出丰富肤色变化的生物相比，研究人员制备的多色荧光聚合物水凝胶在外界刺激下仍存在较窄范围的发光颜色变化，单一水凝胶难以实现多种刺激下的宽范围荧光颜色变化。

因此，中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队在前期的基础上，提出了精准控制不同荧光团空间分布结构的新策略，有效控制高分子水凝胶的荧光颜色。近日，宁波材料研究所的研究人员与中国科学院过程工程研究所的周磊研究员合作开展了聚合物水凝胶的分子结构设计，将取代萘酰亚胺蓝色荧光团和稀土配位红色和绿色荧光团的聚集诱导发光引入到同一水凝胶体系的不同聚合物交联网络中(见图)。得益于这种创新的材料结构设计，萘酰亚胺蓝色荧光团和稀土配位红绿荧光团的发光强度可以通过不同的外界刺激独立连续控制，从而实现红、绿、黄、蓝、紫响应多种刺激(温度、pH、溶剂、离子、光等)的多色荧光变化。).这项工作显著拓宽了聚合物水凝胶的荧光变色范围，有望在智能变色伪装皮肤、仿生智能软机器人等重要领域得到应用。

这项工作发表在《高级功能材料》杂志上，标题为“超分子水凝胶，具有正交响应r/g/b荧光使能器和多色可切换生物测定软皮”。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点研究项目、国家重点研发计划、中国科学院青年创新促进会、王宽城教育基金的资助。(100yiyao.com)

版权声明

本网站标注“来源：百医网”或“来源：bioon”的文字、图片、音视频资料均属于百医网网站版权所有。未经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，否则将承担责任。获得书面授权转载时，必须注明“来源：百医网”。来自o的文章