Wetenschap
Op maat maken van raloxifene in moleculaire kristallen met één component voor op stimuli reagerende fosforescentie op meerdere niveaus
Slimme materialen die snel kunnen reageren op externe prikkels hebben een enorm potentieel voor toepassingen op het gebied van de bestrijding van namaak en encryptie, gegevensopslag, sensoren, bio-imaging, enzovoort. De meeste op prikkels reagerende systemen zijn echter ontworpen op basis van gecontroleerde fluorescentie-emissie (kleur en intensiteit van de emissie).
Vanwege de in de tijd opgeloste kenmerken van fosforescentie-emissie kunnen materialen die op stimuli reagerende fosforescentie bij kamertemperatuur (RTP) bezitten, ook een verandering in de levensduur van de emissie vertonen en dus een reactie op de temporele dimensie.
Daarom wordt aangenomen dat op stimuli reagerende RTP-materialen een grotere waarde hebben in praktische toepassingen. Niettemin zijn er nog steeds problemen bij het ontwikkelen van op stimuli reagerende RTP-materialen, vooral die welke zijn gebaseerd op pure organische verbindingen die uit één component bestaan, omdat het ingewikkeld is om de stimulusrespons en de triplet-toestandsemissie synchroon te controleren.
Daartoe voltooiden Dr. Ju Mei en Prof. Da-Hui Qu van de School of Chemistry and Molecular Engineering aan de East China University of Science and Technology een nieuwe studie. Zhichao Pan, een masterstudent van Dr. Ju Mei, voerde voornamelijk de synthese, karakterisering, theoretische berekeningen en toepassingsverkenning van de raloxifene-analogen uit.
Mei en Qu werkten samen bij het zoeken naar nieuwe, efficiënte, op stimuli reagerende fosforen op basis van organische stoffen met één component. Ze richtten hun blik op raloxifene, een verbinding van fenylthiofeen en een nieuw ontwikkeld niet-hormoongeneesmiddel tegen botresorptie.
Het behoort ook tot de tweede generatie selectieve oestrogeenreceptormodulatoren en heeft ook een hypolipidemisch effect. Niettemin zijn de fotofysische eigenschappen ervan zelden gerapporteerd. Met gedetailleerd onderzoek van de structuur en fotofysische eigenschappen van raloxifeen voerden ze een uitgebreid moleculair ontwerp uit en realiseerden ze met succes op stimuli reagerende RTP in de moleculaire kristallen van de resulterende raloxifene-analogen.
De kristallen van deze ontwikkelde raloxifene-analogen vertonen duidelijke dubbele emissie-eigenschappen met zowel blauwe fluorescentie als oranje fosforescentie. Interessant is dat de substituent op de benzoylgroep varieert van ‒CH3 naar ‒CN neemt de kwantumopbrengst van de oranje RTP toe van RALO-CH3 helemaal tot aan RALO-CN.
Door de kristallografische analyse en theoretische berekeningen te combineren, wordt aangetoond dat de strakke antiparallelle moleculaire pakking in het kristal het cruciale punt is voor hun RTP-gedrag. Wanneer de substituenten elektronenzuigend zijn, is het gunstiger voor de resulterende verbindingen om een nauwe pakking te vormen, waardoor hogere RTP-kwantumopbrengsten en een langere levensduur van de fosforescentie worden bereikt.
Het is vermeldenswaard dat ze met succes een andere kristalvorm van RALO-OAc hebben verkregen, namelijk RALO-OAc*. Het RALO-OAc*-kristal vertoont een geheel andere vorm en pakwijze dan het RALO-OAc-kristal. RALO-OAc*-kristal vertoont voornamelijk een fluorescerende luminescentie, waarbij de RTP-levensduur en kwantumopbrengsten lager zijn dan die van RALO-OAc.
Deze resultaten bevestigen verder de belangrijke invloed van pakkingsmodi op fosforescentie bij kamertemperatuur. Bovendien wordt, door gebruik te maken van de polymorfe overgang tussen RALO-OAc en RALO-OAc*, een uit één component bestaand, op stimuli reagerend platform met meerdere niveaus en instelbare emissiekleur geconstrueerd, dat kan reageren op mechanische kracht, damp van oplosmiddelen en warmte.
Gebruikmakend van de multi-stimuli-responsiviteit van de RALO-OAc-kristallen, onderzoeken de auteurs hun toepassingspotentieel in geavanceerde informatie-encryptie verder.
Dergelijk werk zal helpen het intrinsieke RTP-mechanisme van organische kleinmoleculaire kristallen te begrijpen, slimme organische RTP-materialen met één component te ontwikkelen en efficiënte RTP-emitters te onderzoeken op basis van bekende medicijnen. Bovendien legt het, in het licht van het therapeutische effect van raloxifene, ook een zekere basis voor onderzoek naar het gebruik van raloxifene-analogen als in-vivo contrastmiddelen voor nagloeien en chemotherapeutische geneesmiddelen in de toekomst.
Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Science Bulletin .