Un interruptor molecular es una molécula que se puede cambiar de forma reversible entre dos o más estados estables en respuesta a estímulos externos, como un cambio en el pH, luz o corriente eléctrica. Estas moléculas son de interés en el campo de la nanotecnología para su aplicación en computadoras moleculares o sistemas de administración de fármacos sensibles. Si en uno de los dos estados (encendido / apagado) la molécula es fluorescente, los compuestos se denominan entonces interruptores moleculares fluorescentes, y sus aplicaciones son aún más interesantes en el campo de las ciencias de la vida, especialmente si pueden operar en espacios reducidos. Por ejemplo, se pueden utilizar para biosensores y como sondas de imagen dentro de las células.

Científicos del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB, CSIC) y la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) han desarrollado un conjunto de interruptores moleculares fluorescentes extremadamente estables que pueden controlarse electroquímicamente aplicando un potencial. Esto es posible debido a la presencia de un anión activo redox muy particular:una molécula cargada negativamente, que se oxida y reduce muy rápido. En este caso, el anión es el llamado anión COSAN (su nombre completo es cobaltabisdicarbollide, y fórmula química [3, 3'-Co (C ₂ B ₉ H ₁₁ ) ₂ ] ^- ), un complejo basado en racimos de boro con un centro de Co (III), que tiene la propiedad inusual de autoensamblarse en vesículas y micelas.

Estos sistemas son los primeros ejemplos de interruptores moleculares fluorescentes inteligentes controlados por redox obtenidos a partir de compuestos basados ​​en racimos de boro. Debido a la presencia del COSAN, son extremadamente estables, soluble en una gran cantidad de disolventes orgánicos, y muestran una gran modulación de fluorescencia reversible. Adicionalmente, estas moléculas pueden formar geles con nanoestructuras 1D por autoensamblaje, que puede conservar en algunos casos el comportamiento luminiscente.

Este trabajo de investigación es fruto de la colaboración entre la Dra. Rosario Núñez del Laboratorio de Materiales Inorgánicos y Catálisis (LMI) del ICMAB-CSIC y el Dr. Jordi Hernando del Grupo de Electroquímica, Fotoquímica y Reactividad Orgánica (GEFRO) en el Departamento de Química de la UAB. La experiencia del grupo LMI en el ICMAB en la química, electroquímica y fotoluminiscencia de materiales basados ​​en clústeres de boro, y la experiencia del grupo GEFRO de la UAB en el estudio de las propiedades luminiscentes y electroquímicas de colorantes fluorescentes como los derivados del perileno, se unieron en una sinergia muy positiva que ha permitido acoplar las particularidades de ambas áreas de investigación para producir estas nuevas moléculas inteligentes con un comportamiento electroóptico sobresaliente.

"Debido a la presencia del COSAN, las propiedades de estos compuestos demuestran inequívocamente su capacidad para comportarse como interruptores fluorescentes inducidos por redox, que podría ser útil para el diseño de memorias moleculares y dispositivos de procesamiento de información, sondas de biodetección y de imágenes, o pantallas electrofluorocrómicas, "dice Rosario Núñez, investigador del ICMAB.

"Es más, estos sistemas superan el rendimiento de los sistemas anteriores basados ​​en conjugados de perilendiimidas con otras unidades redox a base de metales como el ferroceno; por un lado, muestran una modulación de fluorescencia reversible más grande con una degradación mínima, mientras que su solubilidad en medios polares se mejora drásticamente, un requisito esencial para futuras aplicaciones en sistemas biológicos, "explica Jordi Hernando, investigador de la UAB.