成胶诱导发光水凝胶的盐响应性自组装研究

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本工作首次将具有聚集诱导发光(AIE)效应的荧光分子四苯基乙烯(TPE)连接到盐响应性多肽上,获得荧光水凝胶TPE-Q19。该水凝胶因子对盐具有专一敏感的响应性,可在盐触发下形成典型的水凝胶结构,而其他响应因素,如温度、pH及溶剂均不能触发该过程。另外,TPE-Q19水凝胶具有新颖的成胶诱导发光特性。与以往报道的荧光水凝胶相比,本工作设计的水凝胶因子在单分散状态下没有荧光,其荧光强度随着由溶液向水凝胶的转化而逐渐增强,当完全形成水凝胶后,荧光达到最强。与传统荧光水凝胶的静态荧光截然不同,TPE-Q19荧光水凝胶的荧光发射是一个动态变化的过程,且与成胶过程密切相关,可实现对成胶过程的实时监测。实验结果表明,TPE-Q19水凝胶具有较好的机械性能和生物可降解性,经过胰蛋白酶处理后的水凝胶可由凝胶状态还原回溶液状态。本工作还利用荧光光谱检测和透射电子显微镜观察探究了TPE-Q19水凝胶因子的结构形态和组装机理。结果表明,Q19是完成水凝胶因子组装的主导部分。在单分散溶液中,Q19在盐刺激下主导整个分子自组装形成β折叠结构的纳米纤维。而TPE分子随着Q19的组装镶嵌到较为疏水的纤维结构内部,从而限制TPE的分子内转动导致发出荧光。当TPE-Q19的浓度足够高时,形成的纤维彼此纠缠形成具有良好机械强度的水凝胶。本工作设计的水凝胶采用具有高度生物相容和低毒性的多肽材料作为水凝胶因子,且成胶过程温和可控。最重要的是,其新颖的成胶诱导发光效应可实现对水凝胶因子的组装过程的实时监测,在自示型软材料的生物应用研究上具有良好前景。
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