Syntese af et vandopløseligt skævt nanograf og dets anvendelse til fotoinduceret celledød

Graphene og dets lille søskende i nanostørrelse, nanografen, er kendt for deres bemærkelsesværdige fotoelektroniske egenskaber. Imidlertid, biomedicinske anvendelser hæmmes af materialernes uopløselighed, især i vand. Et japansk team af forskere har nu introduceret substitueret "skævt nanograf, "som er opløseligt i en lang række opløsningsmidler, samtidig med at dets fotofysiske egenskaber bevares. I deres offentliggørelse i Angewandte Chemie , forfatterne understreger også dets fotodynamiske potentiale til selektivt at dræbe celler ved bestråling.

Nanografen har det sekskantede kulstofgitter af grafen, men består kun af få kulstofringe med afstembare elektroniske egenskaber. Et af dets store problemer, der hæmmer udbredt anvendelse i optoelektroniske enheder eller biomedicin, er dets uopløselighed. Derfor, at undertrykke stabling og sammenlægning, en ny type nanograf med en bøjet struktur er blevet syntetiseret, den såkaldte skæve nanograf. Kenichiro Itami ved Nagoya University, Japan, og hans kolleger har nu fundet en måde at indrette det skæve nanografen yderligere på for at opnå en fuldstændig opløselig, amfifilt produkt. Den nye struktur var biokompatibel, men ved bestråling dræbte den sin værtscelle. Denne effektive fotosensibiliseringsadfærd kan inspirere fremtidig forskning inden for fotodynamisk kræftbehandling, mener forfatterne.

Den dårlige opløselighed af grafenlignende materialer er blevet opfattet som problematisk siden opdagelsen af ​​grafen som en spændende et-lags carbonmodifikation i 2004. For at forbedre opløseligheden, Itami og hans kolleger har udviklet skæve nanografenmolekyler med kemiske substituenter ved den yderste kant af den aromatiske struktur. Substituenterne blev introduceret ved den relativt enkle og kraftfulde strategi for borylering. Når molekylet er boryleret, Borsubstituenten kan erstattes af andre substituenter, I dette tilfælde, af et aromatisk molekyle med stærkt opløselige tetra (ethylenglycol) kæder (TEG). Anvendelse af denne substitutions -erstatningsstrategi to gange, forskerne gennemførte syntesen af ​​en forvrænget, dvs. bøjet, nanografen -molekyle, der var stabilt i en bred vifte af opløsningsmidler, herunder vand. Spændt med en laser, den udviste grøn fluorescens.

Denne fluorescens peger på anvendelser inden for biologi, for eksempel, som et farvestof i bioimaging. En yderligere ansøgning kom temmelig uventet, forskerne rapporterede. Ved ophidselse, molekylet, som ellers ikke var skadelig for cellerne, dræbte cellepopulationen i den menneskelige HeLa -cellelinje til næsten 100 procent. Forfatterne foreslog:"Selvom mekanismen er uklar, den relativt høje effektivitet af singlet -iltgenerering af [det opløselige skæve nanografen] kan bidrage til dets HeLa -celledød. "Således kan en mekanisme, der ligner farvesensibilisering og produktion af reaktive iltarter, kan antages.

Disse anden generations nanografer kombinerer grafens bemærkelsesværdige optoelektroniske egenskaber med biokompatibilitet. De kan meget vel spille en fremtidig rolle i bioimaging, fotodynamisk terapi, og lignende applikationer.