Fluoreszenteak diren koloratzaile organikoen erabilpena bai biozientzietan zein fotonikan nabarmenki areagotu da azken urteotan. Kromoforo hauen arrakasta sintesi organikoan zein bereizmen handiko teknika espektroskopikoetan eta mikroskopikoetan izandako aurrerapausoei esker sustatu da.
Alde batetik, gaur egun bide sintetiko ugari daude eskuragarri molekula organikoen oinarrizko egitura sakonki eta selektiboki eraldatzeko. Beraz, posible da molekula-egitura nahi den moduan diseinatzea aplikazio berezi baten eskakizunak betetzeko. Beste alde batetik, duela gutxi mikroskopia fluoreszentean zegoen detekzio muga (difrakzio muga) gainditu da eta orain bioirudiaren bidez zuntza fluoreszente molekula bakar bat detektatzea posiblea da (nanoskopia edo superbereizmen mikroskopia, Nobel Saria 2014n). Teknika hau biofotonikan gero eta arrakastatsu eta ospetsuagoa da, ahalbidetzen duelako prozesu biokimikoak jarraitzea eta biomolekulek gorputzean duten kokapena ezagutzea argiaren emisioaren bidez.
Hori dela eta, propietate fotofisiko hobeak eta iraunkorrak dituzten koloratzaile fluoreszente berrien garapena sustatu da, bioirudirako zuntza fluoreszenteak garatzeko zein laser sintonizagarrietan ingurune aktibo gisa erabiltzeko. Izan ere bi aplikazio hauetan fluoroforoek bete behar dituzten ezaugarri nagusiak berdinak dira. Hau da, argiaren absortzioa eraginkorra izatea, argiaren igorpena distiratsua izatea, eta luzaroan erradiazio ahaltsua jasatea hondatu gabe. Gaur egun, hainbat molekula organiko komertzialki eskuragarri daude ikusgai eremu osoan zehar aukeratzeko, baina askotan aurreko eskakizun guztiak ez dira betetzen.
Behar honen aurrean, gure ikerkuntza taldean (Espektroskopia Molekularreko Laborategian, UPV/EHU), eta kimika organiko taldearekin batera (Eduardo Peña Cabrera irakaslea, Guanajuato unibertsitatetik Mexikon), ikusgai-eremu osoan zehar eraginkortasun fluoreszente eta fotoegonkortasun ezin hobeak aurkezten dituzten koloratzaile berriak diseinatzea erabaki genuen.
Horretarako abiapuntu bezala BODIPY (BOron DIPYrromethene) izeneko kromoforoa hartu genuen. Koloratzaile honen ezaugarri fotofisikoak berde-hori gune espektralean azpimarratzekoak dira. Hala ere, bere abantailarik nagusiena kromoforoaren moldagarritasun sintetikoan datza. Izan ere, hainbat bide sintetikori jarraituz selektiboki posizio zehatzetan eta talde funtzional ugari erabiliz molekula-egitura erabat alda daiteke. Hala nola, bibliografian BODIPYei “El Dorado” edo “kameleoiak” esaten diete, sintetikoki duten erreaktibotasuna goraipatzeko, eta nabarmentzeko nola ordezkatzaile aproposak erantsiz kromoforoan honen ezaugarri fotofisikoak gogotik modula daitezke, hurrenez hurren.
Izaera honetaz baliatuz, gure helburua BODIPYen absortzio/igorpen banda espektralak ikusgaiko eremuaren bi ertzetara bultzatzea izan da, hots, alde gorrira edo urdinera, nukleo kromoforikoan talde funtzional aproposak erabiliz, eta ezaugarri fotofisiko optimoak mantenduz. Eremu berde-horitik (BODIPYen ohiko igorpen eremua) abiatuz lerrokatzea alde gorrira lortzeko, hain zuzen ere, talde aromatikoak txertatu dira sistema konjokatua hedatuz. Kontrako lerrokatzea lortzeko, hau da, urdinera, kromoforoan heteroatomoak zuzenean erantsi dira, sistema konjokatu berri bat sorraraziz.
Diseinu molekular honen ondorioz, BODIPYan oinarritutako koloratzaile fluoreszenteak lortu dira ikusgai-eremu osoan zehar argia absorbatu eta igortzen dutelarik. Kasu guztietan, eraginkortasun fluoreszentea ia ehuneko ehuna da, nahiz eta ingurunea aldatu, eta seinale fluoreszentea mantentzen da lagina laser ahaltsuekin luzaro bonbardatu arren. Are gehiago, guk garatutako fluoroforoen portaera fotonikoak eskuragarri dauden pareko koloratzaileenak baino hobeak dira. Beraz, BODIPY berri hauek aproposak dira bai zuntza fluoreszente bezala prozesu biokimikoak behatzeko mikroskopia fluoreszentea bitartez (bioirudia), bai ingurune aktibo moduan erabiltzeko igorpen sintonizagarria duten laserrak lortuz.
Artikuluaren fitxa
- Aldizkaria: Ekaia
- Zenbakia: Ekaia 33
- Artikuluaren izena: Ikusgai-eremu elektromagnetiko osoan zehar igorpen sintonizagarria duten BODIPY laser-koloratzaileak.
- Laburpena: Lan honetan, molekula-egiturak BODIPY deritzen koloratzaileen propietate fotofisikoetan duen eragina aztertzen da, gehienbat alde ikusgai gorritik urdinera laser sintonizagarrien ingurune aktiboa garatzeko. BODIPYaren ordezkapen-patroiaren arabera propietate espektroskopikoak modula eta optimiza daitezke. Horrela, BODIPYaren oinarrizko kromoforoa abiapuntutzat hartuta (absortzio/igorpen eremu ikusgai berde/horian) aldaketak egin dira egitura molekularrean banda espektralak lerrokatzeko, bai eremu urdinera (heteroatomoak meso posizioan sartuz), bai eremu gorrira (π sistema deslokalizatua hedatuz). Ondorioz, koloratzaile komertzialekin konparatuz gero, eremu espektral ikusgai osoa betetzen duten BODIPY koloratzaile berriak garatu dira, propietate fotofisiko eta laser hobetuekin.
- Egileak: Edurne Avellanal-Zaballa, Ixone Esnal, Jorge Bañuelos
- Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua.
- ISSN: 0214-9001
- Orrialdeak: 97-114
- DOI: DOI: 10.1387/ekaia.17771
Egileez
Edurne Avellanal-Zaballa, Ixone Esnal, Jorge Bañuelos UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko Kimika Fisikoa sailean dabiltza.
Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.
1 iruzkina
[…] Biofotonika sustatzeko, arreta handia jarri da sistema fotoaktiboen garapenean. Orain arte, diagnosirako eta terapiarako koloratzaile desberdinak erabili dira, fluoroforoen eta fotosentikortzaileen ezaugarriak guztiz kontrakoak direlako ikuspuntu fotofisikotik. Are gehiago, fluorofoen barnean, markatzaileak, sentsoreak edo zundak garatzerakoan askotan koloratzaile-familia ezberdinak […]