Graphene och det lilla syskonet i nanostorlek, nanografen, är kända för sina anmärkningsvärda fotoelektroniska egenskaper. Dock, biomedicinska tillämpningar försvåras av materialens olöslighet, särskilt i vatten. Ett japanskt team av forskare har nu introducerat substituerad "skev nanograf, "som är lösligt i ett brett spektrum av lösningsmedel samtidigt som dess fotofysiska egenskaper bibehålls. I deras publicering i Angewandte Chemie , författarna betonar också dess fotodynamiska potential att selektivt döda celler vid bestrålning.

Nanografen har det sexkantiga kolgitteret av grafen men består av endast några få kolringar med avstämbara elektroniska egenskaper. En av dess stora problem som hämmar utbredd tillämpning i optoelektroniska enheter eller biomedicin är dess olöslighet. Därför, att undertrycka stapling och aggregering, en ny typ av nanografen med en böjd struktur har syntetiserats, den så kallade skev nanografen. Kenichiro Itami vid Nagoya University, Japan, och hans kollegor har nu hittat ett sätt att förse den snedställda nanografen ännu mer för att få en helt löslig, amfifil produkt. Den nya strukturen var biokompatibel, men vid bestrålning dödade den sin värdcell. Detta effektiva fotosensibiliseringsbeteende kan inspirera framtida forskning inom fotodynamisk cancerterapi, tror författarna.

Den dåliga lösligheten för grafenliknande material har ansetts problematisk sedan upptäckten av grafen som en spännande kolskiften i ett lager 2004. För att förbättra lösligheten, Itami och hans kollegor har utvecklat snedvridna nanografenmolekyler med kemiska substituenter vid den yttre kanten av den aromatiska strukturen. Substituenterna introducerades genom den relativt enkla och kraftfulla boryleringsstrategin. När molekylen väl är borylerad, borsubstituenten kan ersättas med andra substituenter, I detta fall, av en aromatisk molekyl som bär mycket lösliga tetra (etylenglykol) kedjor (TEG). Tillämpa denna substitutions -ersättningsstrategi två gånger, forskarna åstadkom syntesen av en skev, d.v.s. böjd, nanografenmolekyl som var stabil i ett brett spektrum av lösningsmedel inklusive vatten. Upphetsad av en laser, den uppvisade grön fluorescens.

Denna fluorescens pekar på tillämpningar inom biologi, till exempel, som ett färgämne vid biobildning. En ytterligare ansökan kom ganska oväntat, forskarna rapporterade. Vid excitation, molekylen, som annars inte var skadligt för cellerna, dödade cellpopulationen i den mänskliga HeLa -cellinjen till nästan 100 procent. Författarna föreslog:"Även om mekanismen är oklar, den relativt höga effektiviteten för singlet -syregenerering av [den lösliga varvade nanografen] kan bidra till dess HeLa -celldöd. "Således kan en mekanism som liknar färgsensibilisering och produktion av reaktiva syrearter kan antas.

Dessa andra generationens nanografer kombinerar grafens anmärkningsvärda optoelektroniska egenskaper med biokompatibilitet. De kan mycket väl spela en framtida roll i bioimaging, fotodynamisk terapi, och liknande applikationer.