Los materiales inteligentes que pueden responder rápidamente a estímulos externos poseen un inmenso potencial para aplicaciones en antifalsificación y cifrado, almacenamiento de datos, sensores, bioimagen, etc. Sin embargo, la mayoría de los sistemas que responden a estímulos están diseñados en base a una emisión de fluorescencia controlada (color e intensidad de la emisión).
Debido a las características de la emisión de fosforescencia resueltas en el tiempo, los materiales que poseen fosforescencia a temperatura ambiente (RTP) sensible a estímulos también pueden exhibir un cambio en la vida útil de la emisión y, por lo tanto, una respuesta en la dimensión temporal.
Por lo tanto, se cree que los materiales RTP que responden a estímulos tienen un mayor valor en aplicaciones prácticas. Sin embargo, todavía existen dificultades en el desarrollo de materiales RTP que respondan a estímulos, especialmente aquellos basados en compuestos orgánicos puros de un solo componente, porque es complicado controlar la respuesta a estímulos y la emisión en estado triplete de forma sincrónica.
Con este fin, el Dr. Ju Mei y el Prof. Da-Hui Qu de la Facultad de Química e Ingeniería Molecular de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Este de China completaron un nuevo estudio. Zhichao Pan, postgrado de maestría del Dr. Ju Mei, realizó principalmente la síntesis, caracterización, cálculos teóricos y exploración de aplicaciones de los análogos de raloxifeno.
Mei y Qu trabajaron juntos en la búsqueda de fósforos novedosos y eficientes que respondan a estímulos basados en compuestos orgánicos de un solo componente. Dirigieron su atención al raloxifeno, que es a la vez un compuesto de feniltiofeno y un fármaco no hormonal de nuevo concepto contra la resorción ósea.
También pertenece a la segunda generación de moduladores selectivos de los receptores de estrógenos y también tiene un efecto hipolipidémico. Sin embargo, rara vez se han informado sobre sus propiedades fotofísicas. Con un examen detallado de la estructura y las propiedades fotofísicas del raloxifeno, llevaron a cabo un elaborado diseño molecular y lograron con éxito una RTP sensible a estímulos en los cristales moleculares de los análogos de raloxifeno resultantes.
Los cristales de estos análogos de raloxifeno desarrollados muestran distintas propiedades de emisión dual con fluorescencia azul y fosforescencia naranja. Curiosamente, el sustituyente del grupo benzoilo varía de ‒CH3 a ‒CN, el rendimiento cuántico del RTP naranja aumenta de RALO-CH3 hasta llegar a RALO-CN.
Combinando el análisis de cristalografía y los cálculos teóricos, se demuestra que el apretado empaquetamiento molecular antiparalelo en el cristal es el punto crucial para sus comportamientos RTP. Cuando los sustituyentes son aceptores de electrones, es más favorable que los compuestos resultantes formen empaquetamientos compactos, logrando así mayores rendimientos cuánticos de RTP y una vida útil de fosforescencia más larga.
Vale la pena señalar que han obtenido con éxito otra forma cristalina de RALO-OAc, a saber, RALO-OAc*. El cristal RALO-OAc* muestra una forma y un modo de empaquetado bastante diferentes al cristal RALO-OAc. El cristal de RALO-OAc* exhibe predominantemente una luminiscencia fluorescente, con una vida útil de RTP y rendimientos cuánticos inferiores a los de RALO-OAc.
Estos resultados confirman aún más la importante influencia de los modos de empaquetamiento en la fosforescencia a temperatura ambiente. Además, aprovechando la transición polimórfica entre RALO-OAc y RALO-OAc*, se construye una plataforma de respuesta a estímulos multinivel de un solo componente con color de emisión sintonizable, que puede responder a la fuerza mecánica, el vapor de solvente y el calor.
Utilizando la capacidad de respuesta a múltiples estímulos de los cristales RALO-OAc, los autores exploran más a fondo su potencial de aplicación en el cifrado de información avanzado.
Un trabajo de este tipo ayudará a comprender el mecanismo intrínseco de RTP de los cristales orgánicos de pequeño peso molecular y a desarrollar materiales RTP orgánicos inteligentes de un solo componente, así como a explorar emisores de RTP eficientes basados en fármacos conocidos. Además, a la luz del efecto terapéutico del raloxifeno, también sienta una cierta base para la investigación que explore el uso de análogos de raloxifeno como agentes de contraste para imágenes con luminosidad in vivo y fármacos quimioterapéuticos en el futuro.
El artículo se publica en la revista Science Bulletin. .
Más información: Zhichao Pan et al, Adaptación del raloxifeno en cristales moleculares de un solo componente que poseen fosforescencia a temperatura ambiente que responde a estímulos multinivel, Science Bulletin (2024). DOI:10.1016/j.scib.2024.02.029
Proporcionado por Science China Press
