Licht-induzierte Strukturänderung

Farbstoff Indirubin als Fotoschalter

Forschenden der Universität Erlangen-Nürnberg ist es gelungen, den Farbstoff Indirubin in einen Fotoschalter umzuwandeln. Das reversible Umschalten erfolgt mit rotem Licht.

© Lehrstuhl für Organische Chemie/FAU

Licht-schaltbare Nanosysteme, sogenannte Fotoschalter, könnten zukünftig für schonendere medizinische Behandlungen oder intelligente Materialien eingesetzt werden. Einer Forschungsgruppe der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) ist es gelungen, den Farbstoff Indirubin in einen Fotoschalter umzuwandeln: Wird ein Molekül mit Licht bestrahlt, in diesem Fall blauem und rotem, kann es zwischen zwei strukturell verschiedenen Formen mit unterschiedlichen Eigenschaften hin und her geschaltet werden.

Licht-schaltbare Nanosysteme haben für die Materialwissenschaften, die Biologie oder die Pharmakologie eine besondere Bedeutung: So ist beispielsweise das menschliche Gewebe, wie die Haut, besonders durchlässig für rotes Licht – und bietet somit einen Ansatzpunkt für mögliche Therapien. Durch das Verknüpfen von Farbstoffen mit pharmakologischen Wirkstoffen könnte sich deren Wirkung im Körper möglicherweise schalten lassen – einfach durch eine äußere Bestrahlung durch das Gewebe hindurch mit rotem Licht. Somit könnte zum Beispiel gezielt erkranktes Gewebe behandelt werden.

Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen um Professor Henry Dube vom Lehrstuhl für Organische Chemie I der FAU haben nun entdeckt, dass der Farbstoff Indirubin durch Zugabe eines Organokatalysators – metallfreie organische Moleküle, die organische Reaktionen beschleunigen – seine Schalteigenschaften stark verbessert. Dabei sorgt eine genaue molekulare Erkennung zwischen Fotoschalter und Katalysator dafür, dass sich die Farbe nur eines der beiden geschalteten Zuständen ändert. Nach FAU-Angaben wurde erreicht, erstmals ein Fotoschalter mit Licht zweier verschiedener Rotschattierungen hin und hergeschalten werden kann. Normalerweise sind dafür zwei verschiedene Farben des Lichtes, wie die oben erwähnte Kombination von rot und blau, nötig.

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Originalpublikation:
S. Thumser, L. Köttner, N. Hoffmann, P. Mayer, H. Dube,* J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 18251. doi: 10.1021/jacs.1c08206. All-Red-Light Photoswitching of Indirubin Controlled by Supramolecular Interactions.

Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)

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