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  纖維素是自然界儲(chǔ)量最大的天然高分子，具有來(lái)源廣、儲(chǔ)量巨大、可再生、可完全生物降解以及生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是滿足人類社會(huì)未來(lái)可持續(xù)發(fā)展的“取之不盡、用之不竭”的能源和化工原材料。纖維素高分子鏈上周期性分布著豐富的羥基基團(tuán)，具備優(yōu)異的化學(xué)可修飾性，通過(guò)纖維素的均相反應(yīng)，可將不同功能基團(tuán)引入到纖維素鏈上，從而賦予纖維素新的性能，是實(shí)現(xiàn)纖維素高值化利用的有效途徑（Mater. Chem. Front., 2017, 1, 1273）。

  在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部和中國(guó)科學(xué)院的大力支持下，中科院化學(xué)所工程塑料院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張軍研究員課題組近年來(lái)在纖維素的均相化學(xué)反應(yīng)以及纖維素功能化新材料的設(shè)計(jì)合成方面開展了深入研究。利用纖維素上易于修飾的羥基基團(tuán)，以化學(xué)鍵合方式將具有聚集誘導(dǎo)淬滅效應(yīng)（ACQ）的常見(jiàn)熒光分子連接到纖維素主鏈。通過(guò)高分子鏈的“錨定”和“稀釋”效應(yīng)以及基團(tuán)間的靜電排斥力效應(yīng)相互協(xié)同，有效克服了熒光分子的ACQ效應(yīng)，得到了含ACQ熒光分子的纖維素基固體熒光材料（Adv. Optical Mater., 2016, 4, 2044）。基于上述策略，分別合成了紅藍(lán)綠三種纖維素基固態(tài)熒光材料，結(jié)合熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)效應(yīng)和三基色原理，通過(guò)簡(jiǎn)單混合并控制比例即獲得了易于打印的新型動(dòng)態(tài)全彩固態(tài)熒光材料 (Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1703548)。將具有響應(yīng)性質(zhì)的熒光基團(tuán)鏈接到纖維素高分子鏈還可顯著增強(qiáng)其分子識(shí)別能力，從而得到對(duì)金屬離子、酸堿性超敏感的新型熒光探針和便攜式試紙（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 2114；Analytical Chemistry, 2019, 91, 3085）。 

  近年來(lái)，張軍研究員課題組和有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王樹研究員課題組合作，開展了纖維素基光功能材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究，并取得系列進(jìn)展。如利用纖維素上多個(gè)可反應(yīng)的羥基，在纖維素分子鏈上同時(shí)化學(xué)鍵合卟啉與季銨鹽基團(tuán)，得到了白光驅(qū)動(dòng)、高效殺滅耐藥性細(xì)菌且無(wú)毒的纖維素基抗菌涂層材料（Adv. Health Mater.，2019, 8, e1801591）。 

  最近，他們?cè)O(shè)計(jì)并合成了新型比率型胺響應(yīng)的纖維素基熒光材料，并基于此提出了可視化監(jiān)測(cè)海鮮食品新鮮度變化的方法。其中，將作為指示劑的異硫氰酸酯熒光素（FITC）及作為內(nèi)標(biāo)物的原卟啉分子（PpIX）分別通過(guò)共價(jià)鍵分別鍵連到醋酸纖維素（CA）分子鏈上。將所得到的CA-FITC與CA-PpIX簡(jiǎn)單按比例混合，得到了初始熒光可調(diào)的固態(tài)熒光材料。其熒光發(fā)射強(qiáng)度比值IFITC/IPpIX與胺濃度（5-25000 ppm）的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系，同時(shí)材料熒光由紅色向綠色漸變，實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地對(duì)環(huán)境中胺濃度進(jìn)行可視化監(jiān)測(cè)的目的。

圖1  比率型胺響應(yīng)的纖維素基熒光材料的設(shè)計(jì)合成及其智能標(biāo)簽對(duì)海蝦新鮮度的原位監(jiān)測(cè)

  這種新型纖維素基熒光材料制備簡(jiǎn)單，具有良好的穩(wěn)定性、可逆響應(yīng)性、生物降解性和加工性能，可制備成多種材料形式，例如：油墨、涂層、透明柔性薄膜和納米纖維薄膜等。將這種比率型胺響應(yīng)纖維素基熒光材料的納米纖維薄膜作成指示標(biāo)簽，成功實(shí)現(xiàn)了海鮮食品（如海蝦）新鮮度原位可視化監(jiān)測(cè)。該研究成果近日發(fā)表于Nature Communications（2019, 10, 795）上。 

  論文鏈接：

  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.7b17342

  https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acs.analchem.8b05554

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.201801591

  https://www.nature.com/articles/s41467-019-08675-3