基于ArKMK设计与TPiO策略的可生物降解pH响应性有机超长相寿命室温磷光材料

《Nature Communications》：Engineering phosphorescence and pH-responsive fluorescence of molecular luminophores and elastomers

　　

摘要

有机超长室温磷光（RTP）通过分离长寿命的三重态发光与短寿命的自荧光，实现了时间门控的光学读出。然而，由于缺乏将化学响应性与三重态光物理性质相互联系的荧光团内在设计原理，以及刚性屏蔽微观环境与可变形聚合物基质之间的矛盾，在分子和材料层面上将RTP与生化响应性相结合仍然是一个根本性挑战。在这里，我们提出了一种ArKMK设计范式，该范式将芳香酮电子耦合到富含羰基的框架中的pH响应性α-亚甲基酮上，从而生成 Homophthalic anhydride（HA）和 Homophthalimides 这一类荧光团，实现了pH响应性与RTP的集成。为了在弹性材料中保持长寿命发光，我们进一步开发了一种“两步合一”（TPiO）策略：先分别制备亲水性和疏水性片段，然后再使其共反应，从而在可生物降解的聚酯中生成相分离的微观环境。这些材料在实现机械柔顺性的同时，通过相同的酯化反应共价整合了ArKMK荧光团。这些可生物降解的聚酯能够通过结合RTP和pH指示荧光来实现定时门控的皮下成像、胃肠道追踪和伤口状态监测。这项工作建立了一个从分子到聚合物的框架，用于在柔软的可生物降解材料中整合pH响应性与长寿命的三重态发光。