宁波材料所在Aggregate上发表邀请综述“聚集诱导发光高分子水凝胶”

智能荧光高分子水凝胶是一类发光性能可调的高分子软材料(www.nkcd.net)。三维聚合物交联网络中包含大量溶剂水分子的独特结构特点,使得其不仅可兼具经典荧光高分子水溶液和固态本体材料两者共同的性能优势,还常具有一些优异的新性能,例如与生物组织相近的模量、固有的软湿特性、良好的生物相容性、以及刺激响应多功能(体积、模量、荧光等)协同变化特性等,因而在生物医用、传感检测、仿生驱动、软体机器人等领域拥有巨大应用前景,是先进发光高分子材料领域的重要发展方向之一。

目前,荧光高分子水凝胶主要是通过物理掺杂或化学接枝的方法,将有机荧光团、稀土配合物或无机发光纳米材料等引入亲水性高分子交联网络来制备。其中,基于聚集诱导发光型(AIE)荧光团的高分子水凝胶正逐渐吸引更多的研究兴趣,一方面,其可避免传统疏水性荧光团在亲水性交联网络中聚集导致的荧光自猝灭现象,另一方面,亲水性高分子链的紧密包裹也可以避免疏水性AIE荧光团与组织、环境的直接接触,提升应用安全性。近年来,这一领域快速发展,但尚缺乏对这一新兴材料的系统总结报告,为此,中国科学院宁波材料技术与工程研究所陈涛研究员和路伟研究员近期受邀在Aggregate上发表题为“Progress in aggregation-induced emission-active fluorescent polymeric hydrogels”的综述文章,系统总结了AIE水凝胶的最新研究进展。

在综述中,作者首先介绍了AIE型高分子水凝胶的发展意义和性能优势,随后重点讨论了构筑策略,包括物理掺杂和化学共聚。此外,利用氢键、金属配位、主客体等超分子相互作用实现有机AIE小分子的超分子聚合和交联也是一个重要制备策略。在例举一系列重要AIE型高分子水凝胶实例的同时,还穿插介绍了其应用。最后,作者讨论了在未来的研究中该领域值得关注的重要问题和关键挑战,包括尚缺乏简便可控合成方法、长波及近红外发光例子有限、多功能(如自修复、形状记忆、导电等)协同体系亟待发展、真正体现AIE水凝胶性能优势的应用实例很少等。这些问题和挑战的解决,需要不同背景研究者的协同攻关,期待不同领域研究者开展相关研究。

该项工作得到了国家自然科学基金(52073297、21774138、51773215)、中科院青促会(2019297)、中科院前沿科学重点研究项目(QYZDB-SSW-SLH036)和广东省分子聚集发光重点实验室开放基金(2019B030301003)等项目的支持。

聚集诱导发光高分子水凝胶的主要构筑方法

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