I materiali intelligenti in grado di rispondere rapidamente agli stimoli esterni possiedono un immenso potenziale per applicazioni nell’anticontraffazione e nella crittografia, nell’archiviazione dei dati, nei sensori, nel bioimaging e così via. Tuttavia, la maggior parte dei sistemi di risposta agli stimoli sono progettati in base all'emissione di fluorescenza controllata (colore e intensità dell'emissione).
A causa delle caratteristiche risolte nel tempo dell'emissione di fosforescenza, i materiali che possiedono fosforescenza a temperatura ambiente (RTP) reattiva agli stimoli possono anche mostrare un cambiamento nella durata dell'emissione e, quindi, una risposta sulla dimensione temporale.
Pertanto, si ritiene che i materiali RTP sensibili agli stimoli abbiano un valore maggiore nelle applicazioni pratiche. Tuttavia, ci sono ancora difficoltà nello sviluppo di materiali RTP sensibili agli stimoli, in particolare quelli basati su composti organici puri monocomponenti, perché è complicato controllare in modo sincrono la reattività allo stimolo e l'emissione dello stato di tripletto.
A tal fine, il Dr. Ju Mei e il Prof. Da-Hui Qu della Scuola di Chimica e Ingegneria Molecolare dell’Università di Scienza e Tecnologia della Cina Orientale hanno completato un nuovo studio. Zhichao Pan, un master post-laurea del Dr. Ju Mei, ha condotto principalmente la sintesi, la caratterizzazione, i calcoli teorici e l'esplorazione applicativa degli analoghi del raloxifene.
Mei e Qu hanno lavorato insieme alla ricerca di fosfori nuovi ed efficienti che rispondono agli stimoli basati su sostanze organiche monocomponente. Hanno rivolto la loro attenzione al raloxifene, che è sia un composto feniltiofene che un farmaco non ormonale di nuova concezione contro il riassorbimento osseo.
Appartiene anche alla seconda generazione di modulatori selettivi dei recettori degli estrogeni e ha anche un effetto ipolipemizzante. Tuttavia, le sue proprietà fotofisiche sono state raramente descritte. Con un esame dettagliato della struttura e delle proprietà fotofisiche del raloxifene, hanno effettuato un'elaborata progettazione molecolare e realizzato con successo un RTP sensibile agli stimoli nei cristalli molecolari degli analoghi del raloxifene risultanti.
I cristalli di questi analoghi del raloxifene sviluppati mostrano distinte proprietà a doppia emissione con fluorescenza blu e fosforescenza arancione. È interessante notare che il sostituente sul gruppo benzoile varia da ‒CH3 a ‒CN, il rendimento quantico dell'RTP arancione aumenta da RALO-CH3 fino a RALO-CN.
Combinando l'analisi cristallografica e i calcoli teorici, è dimostrato che lo stretto impaccamento molecolare antiparallelo nel cristallo è il punto cruciale del loro comportamento RTP. Quando i sostituenti attraggono elettroni, è più favorevole che i composti risultanti formino un impaccamento stretto, ottenendo così rese quantiche RTP più elevate e una maggiore durata della fosforescenza.
Vale la pena notare che sono riusciti a ottenere un'altra forma cristallina di RALO-OAc, vale a dire RALO-OAc*. Il cristallo RALO-OAc* mostra una forma e una modalità di impaccamento piuttosto diverse dal cristallo RALO-OAc. Il cristallo RALO-OAc* mostra prevalentemente una luminescenza fluorescente, con la durata RTP e le rese quantiche inferiori a quelle di RALO-OAc.
Questi risultati confermano ulteriormente l’importante influenza delle modalità di impaccamento sulla fosforescenza a temperatura ambiente. Inoltre, sfruttando la transizione polimorfica tra RALO-OAc e RALO-OAc*, viene costruita una piattaforma multilivello monocomponente reattiva agli stimoli con colore di emissione sintonizzabile, che può rispondere alla forza meccanica, al vapore di solvente e al calore.
Utilizzando la reattività multistimolo dei cristalli RALO-OAc, gli autori esplorano ulteriormente il loro potenziale applicativo nella crittografia avanzata delle informazioni.
Tale lavoro aiuterà a comprendere il meccanismo RTP intrinseco dei cristalli organici di piccole dimensioni molecolari e a sviluppare materiali RTP organici monocomponenti intelligenti, nonché a esplorare efficienti emettitori RTP basati su farmaci noti. Inoltre, alla luce dell'effetto terapeutico del raloxifene, pone anche alcune basi per la ricerca che esplora l'uso degli analoghi del raloxifene come agenti di contrasto per l'imaging afterglow in vivo e farmaci chemioterapici in futuro.
L'articolo è pubblicato sulla rivista Science Bulletin .
Ulteriori informazioni: Zhichao Pan et al, Adattamento del raloxifene in cristalli molecolari monocomponenti dotati di fosforescenza a temperatura ambiente multilivello sensibile agli stimoli, Science Bulletin (2024). DOI:10.1016/j.scib.2024.02.029
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