Ученые разработали растворимый в воде нанографен
Японская команда исследователей создала «искривленный нанографен», растворяющийся в широком спектре жидкостей без потери фотофизических свойств.
В статье Angewandte Chemie авторы также описали фотодинамический потенциал материала в избирательном убийстве клеток радиацией.
Графен и его нановерсия хорошо известны своими фотоэлектронными свойствами. Но применение материала в биомедицинской сфере ограничивалось его нерастворимостью, в частности, в воде. Кеничиро Итами из Университета Нагои, вместе с коллегами решил эту проблему. Раработанный командой «искривленный нанографен» подвержен воздействию широкого спектра растворителей.
Обычно материал имеет шестигранную углеродную решетку, но содержит только несколько колец с настраиваемыми электронными характеристиками. Для улучшения свойств была синтезирована согнутая структура. Команда Итами пошла дальше в манипуляциях с искривленным нанографеном для получения полностью растворимого, амфифильного продукта. Структура оказалась полностью биосовместимой, но, при облучении, убила клетку-носителя. Такая высокая чувствительность к свету, считают ученые, может вдохновить будущие исследования в сфере фотодинамической противораковой терапии.
Для достижения растворимости во внешнее кольцо ароматической структуры путем борилирования включили химические заместители. После обработки, на место бора может быть поставлен другой заменитель. В данном случае – цепи тетраэтиленгликоля (ТЭГ). Применив стратегию замещения дважды, ученые завершили синтез искривленной молекулы, стабильной в широком диапазоне растворителей, включая воду. Под действием лазера она давала зеленое свечение, указывающее на возможность использования в биологической сфере. Например, как краску при биовизуализации.
«Опасность» структуры обнаружилась неожиданно. При облучении молекулы почти на 100% убили человеческие клетки HeLa.
«Хотя механизм нам не ясен, гибели образцов могла поспособствовать активная генерация атомарного кислорода», — отметили авторы.