成果完成人：马春平、李杨、谢高艺

首席专家：马春平，博士，教授、硕士研究生导师，贵州省教育厅“科技拔尖人才”获得者。现任五邑大学纺织材料与工程学院副院长，分管科研和研究生工作，五邑大学教授委员会委员。近几年主要从事有机荧光发光材料、荧光功能纤维材料及可降解材料研究，以第1作者或通信作者在Chemical Communications、Journal of Materials Chemistry B、Materials Science and Engineering C、Polymer Chemistry和Dyes and Pigments等国际期刊发表论文20余篇；在承担项目方面，主持或已完成国家自然科学基金1项、贵州省科技厅自然科学基金项目2项，贵州省教育厅拔尖人才项目1项、广东省自然科学基金面上项目1项、广东省乡村振兴战略专项资金（“大专项+任务清单”）项目1项。获得2020年广东“众创杯”创新创业大赛-博士博士后创新赛优胜奖、第四届“中国创翼”创新创业大赛广东省选拔赛优胜奖；2023年获得江门“侨都”最美科技工作者称号。

科研成果建设背景/意义

环境刺激响应荧光材料在环境（温度、力、酸碱等）作用下其荧光发射行为可发生明显变化，已在荧光传感器、生物医学和发光器件等领域取得广泛应用。该类材料之前在分子设计上几乎无规律可循，种类和数量都非常少，人们对于其结构与性能之间关系与规律的了解都非常有限，大大限制了该类智能材料的应用进展。本项目主持人读博士期间所在中山大学课题组对上述重大科学问题开展原创性特色研究，提出了聚集诱导发光（AIE）材料基于分子构象平面化的发光变色机理，提出了力刺激发光变色聚集诱导发光（PAIE）材料的概念，把力刺激发光响应从荧光单发射拓展到双发射，不但实现了多重响应提高了响应的级别，而且克服了单发射的力刺激发光响应有机发光材料受力刺激作用前后，发光波长的变化不是很显著导致观察的灵敏度和响应信号的输出不够理想的问题。本项目是博士课题组研究内容的补充进一步完善，并引入酸刺激响应和细胞荧光探针成像，扩大了该类材料的内涵和应用领域。

科研成果建设内容

（1）以四苯乙烯和苯并噻唑为主要核心基元，通过简单的合成反应高效率获得新型AIE材料，该类材料均具有力和酸双重刺激响应性能，发现其在溶液状态下可作为碱的“turn-on”型荧光开关，而在固态下又可作为外部刺激（包括pH气氛、压力、温度以及有机溶剂）的四色转变的荧光开关。发现通过简单的引入氰基乙烯结构，同样也可以作为外部刺激（包括pH气氛、压力、温度以及有机溶剂）的四色转变荧光开关的同时，还可以有效的提高材料的固体荧光量子产率（从25%提高到50%），为设计开发新型高荧光量子效率AIE荧光探针材料提供了新的思路。

图1 基于TPENSOH的粉末在外界刺激下的PL光谱以及荧光显微镜照片（B1为初始的TPENSOH粉末，G1为研磨后的样品，Yfa1为用HCl蒸气熏B1 10 min后所得样品，Ofa1为用HCl蒸气熏G1 10 min后所得样品）

图2 （A）化合物B-TPEAN的合成路线；（B）B-TPEAN初始样品与酸作用前后的照片和固体荧光发射光谱图；（C）B-TPEAN初始样品经过研磨后与酸作用前后的照片和固体荧光发射光谱图。

（2）以吩噻嗪乙烯基苯乙腈为主要核心基元，构建了系列新型高发光性能的聚集诱导发光(AIE)材料，研究了其力刺激响应现象，发现其化学结构中卤素官能团类型和烷基链长度对其力刺激响应性能有显著影响，因此可以通过改变化学结构中烷基链长度和卤素基团种类，可以实现对其力刺激响应性能的宏观调控，在此理论基础上，设计出含有不同烷基链长度的AIE有机小分子，通过调整烷基链长度实现对其力刺激响应性能调控的目的。

（3）通过羧甲基壳聚糖、聚赖氨酸及4-胺基聚乙二醇分别和AIE单体（EP3）两个环氧基团的开环聚合反应制备出了含有亲水基团的两亲性荧光交联聚合物，均可在水中组装成荧光聚合物纳米粒子，均具有良好的储存稳定性和光稳定性，且具有良好的生物相容性，在细胞质中能够发射出强烈的绿色荧光。另外，还合成出了AIE乙烯单体，通过RAFT聚合制备出系列两亲性AIE聚合物，该系列聚合物同样可以用于细胞成像。该部分工作为制备可用于细胞成像的线型和交联荧光聚合物纳米粒子提供了新的思路。

主要创新点

1. 提出了含有四苯乙烯和苯并噻唑结构化合物呈现四色转变的多重刺激相应机理：分子堆砌方式的改变最终导致发射荧光颜色由蓝色向橘黄色转变；

2. 发现可以通过改变吩噻嗪乙烯基苯乙腈类化合物的化学结构中烷基链长度和卤素基团种类，实现对其力刺激响应性能的宏观调控；

3. 揭示了含有壳聚糖基团或赖氨酸基团等的两亲性AIE交联聚合物的自组装机理及其细胞成像行为。