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染料和病毒为光氧化反应产生新的复合材料

阿尔托大学的一个研究小组开发了一种新的策略来创建基于病毒的催化材料。该项目以Horizo​​n 2020 Marie Sklodowska-Curie行动为框架,旨在为光学活性生物杂化材料(生物分子和合成部分的组合)的应用铺平道路,主题范围从纳米医学到绿色有机合成或环境科学。

“我们的第一个挑战是选择合适的光敏剂,”阿尔托大学博士后研究员Eduardo Anaya说,“我们决定使用酞菁,一种血卟啉的合成衍生物(负责血液颜色的染料),因为它们具有突出的特性。作为活性氧物种发生器。然而,在水性介质中使用这种染料存在一些影响其性能的挑战。因此,必须仔细设计以保持其特性。

与马德里自治大学托马斯托雷斯教授的研究小组合作,合成了一种新的酞菁衍生物,从而在不同的离子强度介质中产生具有弹性的分子。该设计即使在水性环境中也确保了染料的光活性。

“我们研究小组的重点之一在于新蛋白质组装的设计及其作为新材料的潜在应用”,Biohybrid Materials集团的负责人Mauri Kostiainen教授补充说。'我们的方法是基于超分子相互作用,例如静电结合,因此,在这个项目中,我们决定将带正电荷的染料与带负电荷的烟草花叶病毒(300纳米长杆状病毒)结合,产生光活性纤维材料。Kostiainen说,这种方法导致了高度有序的线,这些线在Xal射线散射和阿尔托的纳米显微镜中心的几种显微镜技术中得到了充分的表征。

除结构表征外,Anaya指出,最重要的特征是染料尽管固定在纤维中仍保持活性。'我们可以将反应位置固定在固体支撑物上并通过我们想要通过它反应的溶液,可见光是我们用来发生的唯一“燃料”。他总结道,这使我们能够创建一个连续的流动装置,以便扩大氧化过程。

研究小组设计了一种概念验证装置,将纤维固定在玻璃毛细管内;进入的流动在几个循环中被氧化。评估纤维的弹性,得出结论,它们的结构稳定性和光活性随时间保持恒定。另一个优点是,一旦氧化过程完成,光脉冲就可以拆卸光纤,使它们易于处理。报告的方法是在连续流动反应中使用生物杂化物的第一步,这代表了对这种工业过程的环境友好方法。

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