基于硼基化合物的智能荧光分子开关

分子开关是一种可以响应外部刺激(例如pH值，光或电流的变化)在两个或多个稳定状态之间可逆转换的分子。这些分子在用于分子计算机或响应性药物递送系统的纳米技术领域中是令人感兴趣的。如果分子处于两种状态(开/关)之一，则该分子为荧光分子，则该化合物称为荧光分子开关，它们在生命科学领域的应用甚至会变得更加有趣，特别是如果它们可以在狭小的空间中工作。例如，它们可用于生物传感以及用作细胞内部的成像探针。

巴塞罗那材料科学研究所(ICMAB，CSIC)和巴塞罗那自治大学(UAB)的科学家已经开发出一套极其稳定的荧光分子开关，可以通过施加电势对其进行电化学控制。由于存在非常特殊的氧化还原活性阴离子(一种带负电荷的分子)，该阴离子可以快速氧化并还原，因此这是可能的。在这种情况下，该阴离子是所谓的COSAN阴离子(其全名是钴双二糖脂，其化学式为[3,3'-Co(C 2 B 9 H 11)2 ] -)，是一种基于硼簇的配合物Co(III)中心，具有不寻常的特性，可以自组装为囊泡和胶束。

这些系统是从基于硼簇的化合物获得的智能氧化还原控制的荧光分子开关的第一个示例。由于COSAN的存在，它们非常稳定，可溶于大量有机溶剂，并显示出很大的可逆荧光调制。另外，这些分子可以通过自组装形成具有一维纳米结构的凝胶，这在某些情况下可以保留发光行为。

这项研究工作是来自ICMAB-CSIC的无机材料和催化实验室(LMI)的RosarioNúñez博士与美国能源部电化学，光化学和有机反应性小组(GEFRO)的Jordi Hernando博士之间的合作的结果。 UAB的化学。来了ICMAB的LMI基团在基于硼团簇的材料的化学，电化学和光致发光方面的经验，以及在UAB的GEFRO基团在研究per染料衍生物等荧光染料的发光和电化学性质方面的经验。在一起产生了非常积极的协同作用，这使两个研究领域的特殊性得以结合，从而生产出具有出色电光性能的新型智能分子。

“由于COSAN的存在，这些化合物的性质清楚地证明了它们具有氧化还原诱导的荧光开关的功能，可用于分子存储器和信息处理设备，生物传感和成像探针或电致变色的设计显示器。” ICMAB研究员RosarioNúñez说。

“此外，这些系统的性能超越了以前的系统，后者是基于邻苯二甲酰亚胺与其他金属基氧化还原单元(例如二茂铁)的共轭物;一方面，它们显示出更大的可逆荧光调制，且降解极小，而它们在极性介质中的溶解度大大提高了。 ，这是未来在生物系统中应用的基本要求。” UAB的研究员Jordi Hernando解释说。