图13 可拉伸变色蛋白石材料Fig13 The generating lithographically-defined tunable printed structural color

大连理工大学生物刘波团队及其合作者发展了基于荧光蛋白的荧光共振能量转移（FRET）技术，发现了细胞在外加机械力作用下发生迁移的直接动力，实现了细胞膜上的表面张力变化的可视化。该技术整合了基因工程、光学、力学及图像处理等多种技术，利用两条特制的“蛋白分子弹簧”将FRET探针铆定到细胞膜内表面上，通过特殊的荧光显微镜观察细胞的荧光颜色与光强变化，首次在活细胞内动态观察到定场层流的剪切应力作用下Src这一重要的信号蛋白呈现极性化的激活，其结果对于揭示细胞在收到应力等外界条件刺激下细胞的定向排列与迁移等行为发生的原因具有重要的研究意义[19]。

4.4 紫外线传感

随着平流层臭氧遭到日趋严重的破坏，地面接受的紫外线辐射量增多。当皮肤受到紫外线的照射时，人体表皮层中的黑色素细胞开始产生黑色素来吸收紫外线，以防止皮肤深层受到伤害，但长时间的紫外线照射会引起大量黑色素沉积在表皮层中，成为永久性的“晒黑”痕迹。过多地遭受紫外线辐射后容易引起皮肤癌和白内障。此外，紫外线辐射还会促使各种有机和无机材料的加速化学分解和老化；海洋中的浮游生物也会因紫外线的照射而生长受到影响甚至死亡；紫外线辐射对各种动、植物的生理和生长、发育带来严重危害和影响。根据紫外线指数预报和有关的知识，就能够主动地、积极地采取行动进行预防。世界气象组织及世界卫生组织所建议的计算紫外线指数标准方法为度量直至400nm波长的太阳紫外线强度，将不同波长的太阳紫外线强度乘以“红斑作用光谱曲线”内对应的加权数值，以反映人类皮肤对紫外线的反应。将以上相乘的结果加起来，得出受红斑光谱加权后的总紫外线强度，单位是毫瓦/平方米。然后再将红斑光谱加权后的总紫外线强度乘以0.04以得出紫外线指数(每单位紫外线指数为25毫瓦/平方米)。紫外线指数用0～15的数字来表示。通常规定，夜间的紫外线指数为0，在热带、高原地区，晴天无云时的紫外线指数为15。紫外线指数值越大，表示紫外线辐射对人体皮肤的红斑损伤程度愈加剧。

对于紫外线辐射测量方法，现在较普遍的测量技术是采用光电传感器方法，太阳光线通过传感器保护窗口，经紫外线滤光膜，半导体紫外探测器将透过的紫外光信号转变为电信号输出，经转换器送入单片机，经计算处理，最后将结果输出显示[20]。对于科研机构，可通过专业的光电仪器来测量紫外线指数，而对于普通消费者来说，目前可获得紫外线指数的途径很少。上海交通大学孟庆华团队采用光致变色染料，利用其遇紫外线可逆关环产生颜色变化来指示紫外线辐射强度（图14）。可将光致变色染料负载于一些日常用品中，如卡片、手机外壳、腕带、眼镜、书本、首饰和服装等，实时方便地指示紫外线[21]。

图14 利用光致变色染料的可逆关环变色来指示紫外线辐射强度Fig14 The UV intensity measured by the reversible photochromism

更进一步地，设计出了一种新型面向智能手机客户端应用的紫外线测量方法(图15)，它是在接触到紫外线时，借助于紫外线引发变色体的光致变色，智能手机通过摄像头获取变色颜色信息，通过客户端软件转换为紫外线的辐射信息。该紫外线测量方法可以通过与参比色块的对比校正，消除手机硬件和拍摄条件造成的误差。相比于现有技术，其有益效果是可逆变色，可多次反复使用，视觉对比明显，操作简单，便于户外活动时使用[22]。

图15 面向智能手机客户端应用的紫外线测量方法的示意图；Fig15 The scheme for measurement of UV intensity through the smart mobilephone

4.5 湿度传感

湿度指示方法就是测量空气中水汽含量的方法。在农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，湿度值的监测与分析都已成为比较普遍的技术条件之一。通过湿敏变色来指示湿度是一种可视化的简单易行的湿度测量方法，不需借助外界电源和设备，操作极其简单，广泛适应于各种应用领域甚至家庭。硅胶干燥剂是一种以细孔硅胶为原料的常用的干燥剂，为无色或微黄色的透明或半透明型颗粒, 内部有许多微细孔，具有较大的内表面积，无毒、无臭、具有吸湿快，不变形等特点。变色硅胶就是在硅胶中加入了一些湿度指示剂，如二氯化钴。无水时就是失去结晶水时的状态是蓝色，吸水时就是粉红色，颜色的不同源于不同配体的交换反应(图16)。然而，欧盟于1998年已经把二氯化钴确定为二类致癌物，含有二氯化钴的变色硅胶在欧美已被禁止生产而被逐步淘汰。因此为了适应国内外市场需要，研制无钴变色指示剂成为该领域的一项重要课题。

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