荧光蚕丝作为一种复合生物功能材料，在组织工程、生物测量、智能服装等领域展现出巨大的应用前景，但是荧光的不均匀性和大量的荧光添食阻碍了它们的发展。传统的荧光生色团在高浓度下荧光会减弱甚至不发光，聚集诱导发光（AIE）分子在溶液中几乎不发光，而在聚集状态或固体薄膜下发光却大大增强。
近期，东华大学纤维材料改性国家重点实验室张耀鹏、范苏娜团队所领衔的生物质材料成型与加工课题组与北京化工大学王丹教授合作，通过喂食家蚕微量的聚集诱导发光（AIE）纳米材料（六苯基噻咯，HPS），制备了一种具有出色的荧光强度和均匀性的超强复合荧光蚕丝（图1）。相关研究成果以题为Super-strong and Uniform Fluorescent Composite Silk from Trace AIE Nanosheet Feeding发表在Composites Communications上，硕士生詹琦为论文第一作者，张耀鹏、范苏娜，王丹为共同通讯作者。
图1家蚕摄食微量的六苯基噻咯吐出复合强韧荧光蚕丝
HPS 纳米粒子的添食不影响蚕的正常生长、蚕茧的外观及重量，并且以极低的添食浓度（0.012‰）得到了明亮均匀的蓝色荧光蚕丝（图2）。同时HPS纳米粒子的掺入与丝素蛋白相互作用，改变了丝素蛋白的二级结构，降低了结晶度和晶粒尺寸，并诱导了晶区的取向。另外，所获得的复合荧光蚕丝表现出较强的机械性能，与普通蚕丝相比，断裂伸长率为11.9±1.7％，断裂强度为503.0±44.4MPa，分别提高了17.8％和54.0％。这种超强韧且荧光均匀的蚕丝可为防止传统荧光丝素蛋白材料的猝灭作用铺平道路，并在生物医学领域中有潜在的应用。
图2 脱胶丝的激光共聚焦图 (a-c)(激发波长为 405 nm)和3D重构图(a’-c’’): (a, a’, a’’) HPS-0.000‰, (b, b’, b’’) HPS-0.0012‰, (c, c’, c’’) HPS-0.012‰
利用添食育蚕法将六苯基噻咯纳米粒子原位引入丝素蛋白，成功制备了超强韧的复合荧光蚕丝，且制备过程节能环保、简单易行可持续，工业化前景广阔，为拓展多功能复合荧光蚕丝的应用奠定了基础。该工作受到国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市先进纤维与低维材料“一带一路”国际联合实验室等项目资助。
张耀鹏团队在喂食法制备多功能蚕丝方面拥有多项中国发明专利。2015年通过对家蚕喂食含二氧化钛纳米粒子的人工饲料，成功制备了力学性能显著增强、且抗紫外能力明显改善的天然蚕丝（全文链接），并被美国《化学化工新闻》（C& En）等媒体报道（报道链接）。2018年通过对家蚕喂食稀土材料，成功制备了绿色荧光蚕丝（全文链接），并被《新民晚报》等媒体报道（“蚕宝宝在上海吐出创新丝”报道链接）。2019年通过对家蚕喂食纳米碳点，成功制备了超强韧的原生荧光蚕丝（全文链接）。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S245221392030142X
