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  具有對外部刺激動態(tài)響應的熒光變色材料對于先進傳感器和發(fā)光材料的開發(fā)具有重要意義。有機生色團對外界的刺激依賴于共價鍵的斷裂，而稀土配合物主要依賴于非共價鍵的動態(tài)配位，因此對外界刺激具有動態(tài)可逆響應。以水為介質的稀土水凝膠具有高含水量和良好的生物相容性，可作為一種生物功能水凝膠應用于更多生物醫(yī)學領域。

  近期，天津大學化工學院仰大勇教授課題組制備了一種具有可逆熒光變色響應行為的基于稀土-甘露糖的水凝膠。該研究利用甘露糖作為配體，在水溶液中與稀土離子作用，敏化稀土離子發(fā)光；在體系中引入明膠網絡，成功制備稀土水凝膠。并對水凝膠的微觀形貌、光學性能和機械性能進行了系統(tǒng)的研究。有趣的是，得到的稀土水凝膠對外界金屬離子的響應具有可逆的熒光變色行為。由于該水凝膠具有良好的生物相容性，將其作為細胞三維培養(yǎng)基質，在細胞的觀測過程實現(xiàn)基質水凝膠熒光信號可控“開”和“關”，為多色熒光染色的細胞三維培養(yǎng)提供有效的觀測策略。這一新材料將在生物醫(yī)學領域具有廣闊應用潛力。

圖1. 基于稀土-甘露糖配合物水凝膠制備示意圖。(a) 稀土與甘露糖形成配合物；(b) 在配合物中引入明膠網絡形成水凝膠，水凝膠具有可逆的熒光變色特性；(c) 水凝膠用于細胞三維培養(yǎng)。

圖2. 基于稀土-甘露糖配合物的水凝膠對金屬離子刺激的可逆熒光變色行為。(a) 可逆熒光變色示意圖；(b) 水凝膠在紫外燈 (312 nm) 照射下對Fe2+/EDTA的熒光變色行為；(c) 和 (d) 水凝膠的熒光強度隨Fe2+濃度增大而降低；(e) 和 (f) 水凝膠、Fe2+處理的水凝膠及用EDTA處理之后恢復的水凝膠的熒光光譜；(g) 和 (h) 水凝膠的熒光猝滅以及恢復的三次循環(huán)。

  相關研究論文發(fā)表在Advanced Science (Adv. Sci. 2019, 1802112) 上，并已申請中國發(fā)明專利 (CN201811026730.3)。天津大學化工學院碩士研究生孟珂和姚池博士為論文的共同第一作者，合作者包括天津大學材料學院劉文廣教授和南開大學材料學院杜亞平教授。本研究得到國家自然科學基金和中國博士后科學基金項目的資助支持。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.201802112

  Ke Meng#, Chi Yao#, Qianmin Ma, Zhaohui Xue, Yaping Du, Wenguang Liu, Dayong Yang*. A Reversibly Responsive Fluorochromic Hydrogel Based on Lanthanide–Mannose Complex. Advanced Science, 2019, 1802112.