Vondst van nieuwe fluorescerende materialen biedt kansen voor beeldschermen markers voor biomoleculen

Wetenschappers van de universiteit van Leipzig hebbeneen nieuwe klasse fluorescerende materialen toegankelijk gemaakt. Fluorescentie is gebaseerd op het feit dat bepaalde materialen licht van een bepaalde golflengte kunnen absorberen en vervolgens licht van een andere golflengte kunnen uitzenden. Fluorescerende materialen spelen een belangrijke rol in ons dagelijks leven, bijvoorbeeld in moderne beeldschermen. Vanwege de grote vraag naar toepassingen streeft de wetenschap er voortdurend naar nieuwe en gemakkelijk toegankelijke moleculen met een hoge fluorescentie-efficiëntie te produceren.

Chemicus professor Evamarie Hey-Hawkins van de universiteit van Leipzig en haar collega’s hebben zich gespecialiseerd in een bepaalde klasse van fluorescerende materialen – fosfolen. Deze bestaan uit koolwaterstofkaders met een centraal fosforatoom. In experimenten met deze stof heeft Nils König van de werkgroep van Hey-Hawkins toegang gevonden tot nieuwe fluorescerende materialen (persbericht).

Een nieuwe klasse van stoffen

“Fosfolen kunnen door bepaalde chemische reacties worden gemodificeerd, wat een grote invloed heeft op de kleur en de efficiëntie van de fluorescentie van het molecuul. Een ander bijzonder kenmerk van deze stoffen is hun propellerachtige structuur,” legt König uit. Wanneer deze moleculen in een oplosmiddel worden opgelost en aan UV-licht worden blootgesteld, fluoresceren ze niet. De geabsorbeerde energie komt vrij in de vorm van een roterende beweging, waardoor de moleculen als een propeller in het oplosmiddel ronddraaien. In kristallijne toestand is het rotatievermogen echter sterk beperkt, waardoor de stoffen wel sterk fluoresceren onder UV-licht. Dit gedrag staat bekend als aggregatie-geïnduceerde emissie (AIE).

Fluorescerend mRNA is doorbraak voor de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen

Onderzoekers van de Chalmers University of Technology, Zweden, zijn erin geslaagd een methode te ontwikkelen om mRNA-moleculen te labelen. Zo kunnen ze met behulp van … Continued

In het onlangs gepubliceerde artikel demonstreerden Nils König en zijn collega’s een nieuwe reactie op AIE-gebaseerde fosfolen, die toegang geeft tot een nieuwe klasse stoffen. Fosfolen kunnen onder milde omstandigheden worden gemodificeerd door isocyanaten, een reactieve klasse van stoffen bestaande uit de elementen stikstof, zuurstof en koolstof, die goedkoop en ruim beschikbaar zijn vanwege hun industriële toepassingen op het gebied van polymeren en biochemie. Deze reactie, die in tegenspraak lijkt met de klassieke organische chemie, wordt gekenmerkt door hoge opbrengsten en een uitstekende atoomeconomie.

Unieke interactie

De optische eigenschappen van de nieuwe stoffen werden onderzocht in samenwerking met het Institute of Surface Engineering (IOM) in Leipzig en het Center for Nanotechnology (CeNTech) en de Universiteit van Münster (WWU). Het bleek dat de eenvoudige modificatie de efficiëntie van de fluorescentie aanzienlijk verhoogde in vergelijking met de oorspronkelijke stoffen. Dit komt door de vorming van een unieke interactie tussen delen van het moleculaire raamwerk, waardoor het molecuul in vaste toestand aanzienlijk sterker wordt en de fluorescentie sterker wordt. De nieuwe modificatiemethode levert dus een belangrijke bijdrage aan het begrip van het AIE-concept en zou kunnen dienen als instrument voor de synthese van efficiënte nieuwe kleurstoffen voor beeldschermen of als markers voor biomoleculen.