基于硼基化合物的智能熒光分子開關

分子開關是一種可以響應外部刺激(例如pH值，光或電流的變化)在兩個或多個穩定狀態之間可逆轉換的分子。這些分子在用于分子計算機或響應性藥物遞送系統的納米技術領域中是令人感興趣的。如果分子處于兩種狀態(開/關)之一，則該分子為熒光分子，則該化合物稱為熒光分子開關，它們在生命科學領域的應用甚至會變得更加有趣，特別是如果它們可以在狹小的空間中工作。例如，它們可用于生物傳感以及用作細胞內部的成像探針。

巴塞羅那材料科學研究所(ICMAB，CSIC)和巴塞羅那自治大學(UAB)的科學家已經開發出一套極其穩定的熒光分子開關，可以通過施加電勢對其進行電化學控制。由于存在非常特殊的氧化還原活性陰離子(一種帶負電荷的分子)，該陰離子可以快速氧化并還原，因此這是可能的。在這種情況下，該陰離子是所謂的COSAN陰離子(其全名是鈷雙二糖脂，其化學式為[3,3'-Co(C 2 B 9 H 11)2 ] -)，是一種基于硼簇的配合物Co(III)中心，具有不尋常的特性，可以自組裝為囊泡和膠束。

這些系統是從基于硼簇的化合物獲得的智能氧化還原控制的熒光分子開關的第一個示例。由于COSAN的存在，它們非常穩定，可溶于大量有機溶劑，并顯示出很大的可逆熒光調制。另外，這些分子可以通過自組裝形成具有一維納米結構的凝膠，這在某些情況下可以保留發光行為。

這項研究工作是來自ICMAB-CSIC的無機材料和催化實驗室(LMI)的RosarioNúñez博士與美國能源部電化學，光化學和有機反應性小組(GEFRO)的Jordi Hernando博士之間的合作的結果。 UAB的化學。來了ICMAB的LMI基團在基于硼團簇的材料的化學，電化學和光致發光方面的經驗，以及在UAB的GEFRO基團在研究per染料衍生物等熒光染料的發光和電化學性質方面的經驗。在一起產生了非常積極的協同作用，這使兩個研究領域的特殊性得以結合，從而生產出具有出色電光性能的新型智能分子。

“由于COSAN的存在，這些化合物的性質清楚地證明了它們具有氧化還原誘導的熒光開關的功能，可用于分子存儲器和信息處理設備，生物傳感和成像探針或電致變色的設計顯示器。” ICMAB研究員RosarioNúñez說。

“此外，這些系統的性能超越了以前的系統，后者是基于鄰苯二甲酰亞胺與其他金屬基氧化還原單元(例如二茂鐵)的共軛物;一方面，它們顯示出更大的可逆熒光調制，且降解極小，而它們在極性介質中的溶解度大大提高了。 ，這是未來在生物系統中應用的基本要求。” UAB的研究員Jordi Hernando解釋說。