基于RAFT介导分散聚合的刺激响应型胶体粒子FRET系统及其在化学传感中的应用

研究人员通过可逆加成-断裂链转移（RAFT）介导的分散聚合技术，成功构建了具有刺激响应特性的荧光胶体粒子体系。该研究以香豆素为能量供体、螺吡喃为受体，通过紫外光、温度和pH调控二者间距，实现了F?rster共振能量转移（FRET）效率的动态调节，并首次获得白光发射性能。这一成果为开发多功能化学传感器和防伪墨水提供了新策略，发表于《European Polymer Journal》。

　　

在化学传感和生物检测领域，开发具有多重环境响应能力的荧光材料一直是研究热点。传统荧光探针往往面临信号单一、稳定性不足等问题，而通过F?rster共振能量转移（FRET）机制构建的智能材料，能够通过供体-受体间距变化实现信号放大与转换，为高灵敏度检测提供了新思路。然而，如何精确控制聚合物体系中荧光团的空间分布，并实现多重刺激响应性，仍是亟待突破的技术瓶颈。

伊朗国家精英基金会支持的研究团队在《European Polymer Journal》发表了一项创新成果。他们采用可逆加成-断裂链转移（RAFT）介导的分散聚合法，将香豆素衍生物（7-丙烯酰氧基-4-甲基香豆素，AMC）作为荧光单体，与甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸2-羟乙酯（HEMA）等共聚，再通过物理掺杂引入螺吡喃光致变色单元，构建了具有pH、温度和紫外光三重响应特性的胶体粒子体系。研究通过动态光散射、场发射扫描电镜和荧光光谱等技术证实，所得粒子呈1.5 μm的规则球形，其FRET效率可通过外界刺激精确调控。

关键技术包括：RAFT聚合精确控制聚合物结构、香豆素-螺吡喃FRET对构建、动态光散射（DLS）粒径分析、以及荧光光谱实时监测能量转移过程。当向含DMAEMA和HEMA共聚单体的胶体样品中分别添加50-70 μL螺吡喃/丙酮溶液时，体系因FRET效应产生白光发射。研究人员进一步将其应用于防伪墨水开发，成功制备出白、粉、蓝三色发光墨水。

合成荧光与光致变色粒子
通过RAFT聚合将AMC共价嵌入PMMA基质，再掺杂螺吡喃形成供体-受体对。核磁共振氢谱（¹H NMR）证实了单体的成功合成，交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）的引入增强了粒子稳定性。

结果与讨论
荧光光谱显示，紫外照射触发螺吡喃从闭环（SP）转为开环（MC）态，其吸收与香豆素发射光谱重叠度达30%，FRET效率随pH升高（4→10）而增强。温度实验表明，40°C时粒子收缩使供受体间距缩短，能量转移效率提升2.3倍。

结论与展望
该工作首创性地在RAFT合成胶体粒子中实现刺激响应型FRET调控，为开发新型化学传感器提供了通用平台。未来需改进光稳定性、拓展响应范围，并探索其在活体成像中的应用潜力。

这项研究的突破性在于：首次通过精确调控聚合物拓扑结构，将多重刺激响应性与白光发射功能集成于单一胶体系统。不仅为环境监测、防伪技术提供了新材料，更推动了FRET技术在纳米医学领域的发展。正如通讯作者Hossein Roghani-Mamaqani强调的，这种模块化设计策略可延伸至其他功能单体，为构建智能响应系统开辟了新途径。