与大家分享一篇近期发表在Biomacromolecules上的研究进展，题为Elastic Fluorescent Protein-Based Down-Converting Optical Films for Flexible Display。文章的通讯作者是来自美国加州大学伯克利分校的Seung-Wuk Lee。 随着智能手表等可穿戴设备的出现，柔性光电材料的需求逐渐增大，然而，大多数高性能的光电材料由有毒的无机材料和有机物构成，难以无害化处理,构成了严重的环境威胁。以蛋白质为基础的材料环境友好，具有可调的力学性能和良好的光学性能，但仍未广泛应用在光电材料领域，本文作者将荧光蛋白FP（fluorescent protein）与类弹性蛋白多肽ELP（Elastin-like polypeptide）融合，开发了柔性的下转换滤光片。 弹性蛋白是血管、皮肤组织中的主要蛋白质之一，ELP是根据弹性蛋白人工设计的重组蛋白，具有明确的重复多肽序列。通过调节融合蛋白EP-ELP中FP序列和ELP重复序列的长度，作者制备了一种柔性光学下转换材料，能够将高能蓝光转化为低能绿光和红光，实现全彩显示（图2b），并具有良好的自支撑效果。图2. FP-ELP融合蛋白示意图及生物LED原理示意图 FP控制材料的光学性能，ELP控制材料的力学性能，作者使用基因重组技术将蓝色、绿色、红色、黄色荧光蛋白分别与50个VPGVG重复序列融合，并通过大肠杆菌表达，得到四种纯化后的FP-ELP（图3），且FP-ELP的量子产率与融合前FP没有显著区别。 作者使用超纯水将FP-ELP溶解成10 mg/mL，在365 nm紫外光照下，FP-ELP溶液显示出相应的颜色（图4a），并给出了四种FP-ELP的紫外-可见吸收和荧光发射光谱（图4b），与未融合前FP基本相同。同时ELP（VPGVG）50不显示任何荧光和吸光特征。图4. FP-ELP溶液的紫外可见吸收光谱及荧光光谱 接着，作者使用超纯水将FP-ELP溶解成100 mg/mL，并在特氟龙衬底上滴干，制备了相应的膜材料。膜材料在365 nm紫外光照下仍显示出所需的颜色（图5），随着激发光强度的增加，荧光强度呈线性增加。在溶液状态和薄膜状态下，FP-ELP的紫外可见吸收光谱不同，作者通过进一步实验证明这些不同与聚集导致的光散射有关；荧光光谱则根据发色团的不同，荧光峰值有2 nm-10 nm的红移，这是缺乏溶剂导致的。图5. FP-ELP薄膜的紫外可见吸收光谱及荧光光谱 为了提高薄膜的力学性能，作者向溶液中添加了（VPGVG）250，制备的薄膜平均膜厚为12.36 μm。该薄膜具有柔性和抗断裂性，最小曲率半径为0.5 mm，杨氏模量约为9.7 MPa。该薄膜能够在7天内保持相同的峰值荧光强度，而在50 ℃高温下比室温下荧光强度低40 %，膜的厚度也显著影响荧光峰值的位置。 通过结合红、绿和蓝光来产生明亮的白光是开发全彩显示器的关键一步。作者在蓝色LED上结合了多层FP-ELP薄膜，控制每一层薄膜发出的蓝、绿、红光强度，成功地产生了不同色温的白光（图7）。 综上所述，作者在本研究中使用融合蛋白技术制备了一种以蛋白质为基底的柔性滤光片，为未来设计环境友好型的柔性生物光电材料打下了坚实的基础。DOI: 10.1021/acs.biomac.2c00957Link: https://doi.org/10.1021/acs.biomac.2c00957
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