近日，化学与制药工程学院2023级硕士研究生宋旗在国际材料科学领域顶级期刊《Advanced Materials》（影响因子27.4）在线发表题为“Achieving Near-Infrared Phosphorescence Supramolecular Hydrogel Based on Amphiphilic Bromonaphthalimide Pyridinium Hierarchical Assembly”的研究论文。

纯有机室温磷光（RTP）因其发射寿命长和斯托克斯位移大等特点引起了越来越多的关注，并在信息安全、先进显示、生物成像、化学传感等方面具有广泛的应用。与固相RTP相比，水相RTP更令人感兴趣，因为其更适用于生物领域，可利用时间分辨来实现高对比度和高灵敏度的生物成像，进而有效地减轻散射光或生物自发荧光的干扰。然而，限制水介质中磷光性能的主要因素有两个：一是分子的自由旋转、振动以及分子间碰撞容易导致三重态激子的非辐射失活；二是磷光体的三重态激子易被高浓度的水分子及溶解氧淬灭。为此，基于多种非共价相互作用（如主客体络合、氢键、𝜋-𝜋、静电等）的超分子策略为构建水相RTP体系提供了一种可替代方案：它不仅可以创造一个精细且坚硬的限域微环境，进而固定磷光体以减少非辐射衰变；而且也可以将它们与水和分子氧隔离，从而保护其长寿命的三重激发态。例如，在水环境中，目前已通过自下而上的方法成功获得了一系列具有特殊拓扑特征的RTP纳米组装，包括均/杂包合物、假轮烷、超分子聚合物、多价纳米粒子、超分子有机框架等，它们均在环境条件下显示出高效的水相RTP行为，并在生物相关成像和传感器中显示出潜在的应用。除此之外，超分子水凝胶作为水介质中由非共价键连接的三维网络，是一种准固体材料，具有类似于生物组织的柔软和润湿性能，被视为显著稳定三重态激子以产生磷光发射的新基质。

在这项工作中，我们基于非共价超分子层级组装策略，利用两亲性的溴代萘酰亚胺吡啶鎓衍生物（G）、剥离的Laponite纳米片（LP）和聚丙烯酰胺（PAAm）成功在水介质中构筑了高效的近红外磷光超分子水凝胶。两亲性G可以自组装成具有正电荷特征的荧光球形纳米粒子，并在与带负电荷的纳米片的静电相互作用的驱动下，作为交联粘合剂与LP共组装可形成具有红色RTP的超分子水凝胶。此外，受益于氢键相互作用介导的物理交联，聚合物PAAm的引入不仅可使水凝胶具有增强的机械强度和快速自愈能力，而且进一步改善了其磷光性能，特别是在更高的温度下仍然可产生磷光行为。进一步将少量七甲川吲哚类花菁染料作为能量受体掺杂到水凝胶中，通过诱导有效的磷光能量传递过程实现了长寿命的近红外发射，并成功应用于在近红外窗口的细胞标记。总之，通过这种超分子层级组装限域策略构建的超分子水凝胶为制备具有优异磷光性能的先进软材料提供了新的范式，并进一步拓宽了它们在生物医学领域的应用。

化学与制药工程学院2023级硕士研究生宋旗为论文第一作者，青年教师代现银博士为论文通讯作者，葛燕青教授为论文共同通讯作者，山东第一医科大学为本文唯一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金和山东省高等学校青年创新团队等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202409983