由於光的高精度且不會汙染樣品，在應用中具有明顯的優勢。通過在凝膠分子中引入光開關分子，如二芳基乙烯，螺吡喃，偶氮苯，鄰氟偶氮苯和芳基偶氮吡唑，可以使基於肽或聚合物的水凝膠具有光響應性。但是文獻中報導的包括所有光開關凝膠在內的大多數凝膠，其MW> 300 g/mol。凝膠中包含長烷基鏈，肽或其他聚合物，因此光開關分子在這些系統的自組裝中起次要作用。
芳基偶氮吡唑（AAP）是最近引入的一類偶氮雜芳烴光開關分子。近日，新南威爾斯大學Pall Thordarson教授團隊，使用兩個光開關分子-芳基偶氮吡唑形成濃度為1.2％（w/v）的水凝膠，凝膠分子量僅為258.28 g/mol，是已知的最低分子量的光響應水凝膠試劑。相關工作以「Ultra‐low molecular weight photoswitchable hydrogelators」為題發表在《Angewandte Chemie International Edition》上。
【光控凝膠分子的設計】
芳基偶氮唑光開關分子E-1、E-2、E-3僅是在芳香環上的羧基取代方面不同的異構體。羧酸基團可以充當氫鍵供體和受體，吡唑環和重氮可以充當氫鍵受體以輔助膠凝過程。由於分子間氫鍵合和疏水作用，E-2和E-3形成水凝膠。E-4在對位帶有酯基，用作不能分子間氫鍵結合的控制化合物，不形成凝膠。
本文光開關分子與文獻中光開關分子設計及分子量
【光控凝膠分子的合成與表徵】
合成化合物E-1至E-4。然後將每個樣品用520 nm的光照射以產生新的光穩態。化合物E-1至E-4的紫外可見吸收時間為29-34 小時，具有明顯的半衰期。所有化合物在水和DMSO-d6中均表現出優異的光開關性能。
光控凝膠分子的合成與光控表徵
【水凝膠形成及光控凝膠-溶膠轉變】
使用pH開關方法用葡糖醛酸-內酯（gδL）研究凝膠化。所有起始原料均為純E型。只有E-2和E-3可以形成凝膠，而由於沒有任何固態分子間氫鍵的E-1和E-4不形成凝膠。在濃度為1.2％（w/v）的E-2和E-3中加入gδL後，將溶液澆注到裝有玻璃板的流變儀上，並在黑暗中形成水凝膠。使用於365 nm和520 nm的光交替照射後，在2和3上進行動態原位時間掃描流變學測量發現：在首次用365 nm紫外光照射後，2號的儲存模量在1小時內從約200 Pa降至約50 Pa。隨後用520 nm綠光照射，彈性恢復。通過對2在紫外和綠光照射之間交替進行多個光開關循環，觀察到了最小的疲勞。
通過交替照射365 nm和520 nm的光進行2的光開關研究
【水凝膠的光控染料釋放】
將螢光染料羅丹明B負載在水凝膠中。在黑暗中，凝膠2號和3號的在4小時內釋放了15-25％的染料。而在用365 nm光照射後，4小時內釋放了約80-90％的染料。顯示出凝膠良好的光控釋放能力。
光控羅丹明B釋放及凝膠可注射性
總結：研究人員合成了兩個可光轉換的芳基偶氮吡唑形成濃度為1.2％（w/v）的水凝膠。其分子量為258.28 g/mol，是已知的最低分子量的可逆光反應的水凝膠試劑。365 nm的光將其E-形式轉化為Z-形式導致宏觀凝膠→溶膠轉變。在365 nm的光進行光切換後，包封在由芳基偶氮唑形成的凝膠中的羅丹明B染料的釋放速度比未經照射的快了20倍以上。這類結構簡單、可光分解的水凝膠今後其他相關光控材料和系統的設計提供了新的思路。
來源：高分子科學前沿
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