Il grafene e il suo fratellino nano, nanografo, sono ben noti per le loro notevoli proprietà fotoelettroniche. Però, le applicazioni biomediche sono ostacolate dall'insolubilità dei materiali, soprattutto in acqua. Un team giapponese di scienziati ha ora introdotto un "nanografene deformato, " che è solubile in un'ampia gamma di solventi pur mantenendo le sue proprietà fotofisiche. Nella loro pubblicazione in Angewandte Chemie , gli autori sottolineano anche il suo potenziale fotodinamico di uccidere selettivamente le cellule dopo l'irradiazione.

Il nanographene ha il reticolo di carbonio esagonale del grafene ma è costituito solo da pochi anelli di carbonio con proprietà elettroniche regolabili. Uno dei suoi grandi problemi che ostacolano l'applicazione diffusa nei dispositivi optoelettronici o nella biomedicina è la sua insolubilità. Perciò, per sopprimere l'accatastamento e l'aggregazione, è stato sintetizzato un nuovo tipo di nanografene con una struttura piegata, il cosiddetto nanographene deformato. Kenichiro Itami all'Università di Nagoya, Giappone, e i suoi colleghi hanno ora trovato un modo per fornire il nanographene deformato ancora di più per ottenere un prodotto completamente solubile, prodotto anfifilico. La nuova struttura era biocompatibile, ma dopo l'irradiazione ha ucciso la sua cellula ospite. Questo efficace comportamento di fotosensibilizzazione potrebbe ispirare la ricerca futura nella terapia fotodinamica del cancro, gli autori credono.

La scarsa solubilità dei materiali simili al grafene è stata considerata problematica sin dalla scoperta del grafene come intrigante modifica del carbonio a uno strato nel 2004. Per migliorare la solubilità, Itami ei suoi colleghi hanno sviluppato molecole di nanografene deformate con sostituenti chimici sul bordo esterno della struttura aromatica. I sostituenti sono stati introdotti dalla strategia relativamente semplice e potente della borilazione. Una volta che la molecola è borilata, il sostituente boro può essere sostituito da altri sostituenti, in questo caso, da una molecola aromatica che porta catene di tetra(etilene glicole) (TEG) altamente solubili. Applicando questa strategia di sostituzione-sostituzione due volte, gli scienziati hanno realizzato la sintesi di un deformato, cioè., piegato, molecola di nanografene stabile in un'ampia gamma di solventi, compresa l'acqua. Eccitato con un laser, mostrava fluorescenza verde.

Questa fluorescenza indica applicazioni in biologia, Per esempio, come colorante nelle bioimmagini. Un'ulteriore domanda è arrivata piuttosto inaspettata, hanno riferito gli scienziati. All'eccitazione, la molecola, che altrimenti non sarebbe dannoso per le cellule, ha ucciso la popolazione cellulare della linea cellulare umana HeLa a quasi il 100%. Gli autori hanno proposto:"Sebbene il meccanismo non sia chiaro, l'efficienza relativamente alta della generazione di ossigeno singoletto del [nanografene deformato solubile] può contribuire alla sua morte delle cellule HeLa". si può ipotizzare un meccanismo simile alla sensibilizzazione del colorante e alla produzione di specie reattive dell'ossigeno.

Questi nanografeni di seconda generazione combinano le notevoli proprietà optoelettroniche del grafene con la biocompatibilità. Potrebbero svolgere un ruolo futuro nel bioimaging, terapia fotodinamica, e applicazioni simili.