基于噻吩异喹啉-喹唑啉衍生物构建多功能（荧光/抗菌/抗紫外）技术纺织品的创新研究

本研究针对多功能技术纺织品的迫切需求，通过合成四种新型喹唑啉衍生物（QDs），将其固载于阳离子化棉织物（Q-cotton），开发出兼具荧光（485-521 nm发射）、抗菌（对S. aureus和E. coli抑制率最高达89.1%）和抗紫外（UPF 23.6-32.8）三重功能的纺织品。该材料经10次洗涤仍保持良好性能，为军事/医疗用纺织品提供了创新解决方案。

　　

在户外作业、军事行动和医疗防护等领域，传统纺织品难以同时满足荧光示踪、紫外线防护和抗菌等多功能需求。现有技术如荧光染料易褪色，金属纳米材料成本高昂，且功能整合性差。如何通过分子设计开发稳定、低成本的多功能纺织品，成为材料科学和纺织工程的重要挑战。

针对这一难题，来自埃及Misr纺纱与织造公司的研究团队在《BMC Chemistry》发表研究，创新性地将噻吩异喹啉-喹唑啉衍生物（QDs）应用于棉织物改性。通过SN2烷基化反应和Ziegler环化首次合成了四种QDs（QD-1至QD-4），经核磁共振（¹H/¹³C NMR）和红外光谱验证结构后，将其固载于阳离子化棉纤维（Q-cotton），成功制备出三功能一体化纺织品。

关键技术方法

1. QDs合成：以2-(氯甲基)喹唑啉-4(3H)-酮为起始物，通过乙醇回流反应构建噻吩[2,3-b]异喹啉骨架；
2. 棉织物阳离子化：采用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵对棉纤维进行预处理；
3. 功能化固载：通过浸渍法将QDs物理吸附/氢键结合于棉纤维；
4. 性能评价：通过荧光光谱（Jasco FP-6500）、紫外防护因子（UPF）测试（AATCC 183）和抗菌实验（摇瓶法）系统表征性能。

研究结果

光学性能
改性后的QDs@Q-cotton在紫外灯（254/365 nm）下发射强烈绿光（485-521 nm），其中含氯衍生物QD-3@Q-cotton荧光强度最高。红外光谱显示1577 cm^-1处N-H键强度降低，证实QDs成功固载。

抗紫外性能
QD-2@Q-cotton和QD-3@Q-cotton表现出最优异的UPF值（32.0-32.8），归因于QDs微粒对紫外线的反射作用。即使经过10次洗涤，QD-2@Q-cotton仍保持UPF 25.8，显著优于传统碳点改性材料。

抗菌活性
含氯衍生物QD-3@Q-cotton对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）的抑制率分别达89.1%和86.3%，洗涤后仍保持76.2%和74.8%的活性。扫描电镜显示QDs以微米级颗粒均匀分布于纤维表面。

结论与意义
该研究通过杂环化合物分子工程，首次实现棉织物的三功能一体化改性。相较于传统金属纳米材料（如AgNPs）或MOFs，QDs改性纺织品具有以下优势：

1. 高稳定性：共价键/氢键协同作用使洗涤耐久性提升300%；
2. 成本效益：QDs合成产率达84-90%，远高于贵金属纳米颗粒；
3. 军事医疗应用潜力：为士兵作战服、医院抗菌窗帘等场景提供创新解决方案。

这项工作不仅拓展了喹唑啉衍生物在功能材料中的应用，更为开发下一代智能纺织品提供了分子设计范式。未来可进一步探索QDs与其他天然纤维（如丝绸、亚麻）的复合，以及大规模连续化生产工艺优化。