巧妙设计的碳纳米环能够控制铁的释放

阿姆斯特丹大学和苏黎世大学的研究人员开发了一种控制铁释放的分子系统。他们将二茂铁（一种包围铁原子的分子三明治）与碳“纳米环”结合在一起。因此，该系统允许在用良性绿光激活时释放Fe2+离子。该研究发表在《美国化学学会杂志》（JACS）上

这项研究是由阿姆斯特丹大学范特霍夫分子科学研究所的Tomᚊolomek博士和苏黎世大学化学系的PeterŠtacko博士共同完成的。他们的专长是光年龄，分子光化学工具，利用光作为生物正交刺激，在时间和空间上精确控制底物活性

光照允许激活具有生物学意义的分子，如蛋白质、核苷酸或药物。它们不仅是研究生化过程机制和动力学的好工具，而且在光活化化疗等治疗应用中也有潜力

在JACS上发表的研究中，研究人员将重点从控制有机分子的活性转移到许多生物系统中的另一个关键成分：铁。它以在人体内氧气运输中的作用而闻名，在线粒体中提供能量的氧化还原过程、脱氧核糖核苷酸的合成或保护细胞免受氧化应激方面也发挥着关键作用

Nature开发了一种基于蛋白质的系统来严格调节铁的吸收和平衡。在他们的论文中，研究人员提出了一种不太复杂但功能齐全的合成等效物，可以储存铁并“按需”释放。该系统基于使用二茂铁作为铁载体，并通过将其整合到碳纳米环中来控制其功能。二茂铁是一种有机金属“三明治复合物”，在两个环戊二烯环之间紧紧地夹着一个铁原子。就其本身而言，它具有化学稳定性和耐光性。然而，将其结合到分子纳米环中会改变这一点

当两个环戊二烯基环通过六个偶联的苯环（环对苯撑纳米环）连接时，会出现一个能够控制铁含量的系统

尽管构象稳定，但这种整合扭曲了整个纳米环结构，并对二茂铁施加了很大的机械应力。因此，该系统变得容易受到绿光照射，从而导致铁的释放

在他们的论文中，研究人员描述了铁在辐照后如何高效释放。他们希望这种在分子中引入机械应力的策略也能在光合技术领域之外提供巨大的前景

例如，它可能有助于开发超分子、有机金属或聚合物化学中的新型响应材料 More information: Remigiusz B. Kręcijasz et al, Strain-Induced Photochemical Opening of Ferrocene[6]cycloparaphenylene: Uncaging of Fe2+ with Green Light, Journal of the American Chemical Society (2025). DOI: 10.1021/jacs.4c15818

Journal information: Journal of the American Chemical Society