Oberflächenstabilisatoren werden eingesetzt, um das Wachstum von Keimen zu Nanokristallen mit gut kontrollierbaren Formen zu steuern. Hier wird eine Übersicht über diese Mittel gegeben, wobei der Schwerpunkt auf dem mechanistischen Verständnis ihrer Rolle bei der Steuerung der Formentwicklung metallischer Nanokristalle liegt. Begonnen wird mit einer Einführung in die frühe Geschichte der Oberflächenstabilisatoren, gefolgt von einer Diskussion darüber, wie an der Synthese von Metall‐Nanokristallen beteiligte Stabilisatoren die Thermodynamik und Kinetik beeinflussen. Danach werden Beispiele für Oberflächenstabilisatoren diskutiert, einschließlich ihrer Bindungsselektivität, Wechselwirkung auf molekularer Ebene mit einer Metalloberfläche und Auswirkungen auf das Wachstum metallischer Nanokristalle. Es werden Fortschritte bei der Nutzung von Oberflächenstabilisatoren zur Erzeugung von Nanokristallen mit komplexen Strukturen und/oder zur Verbesserung ihrer katalytischen Eigenschaften beschrieben. Schließlich werden Strategien zum Austausch und zur Entfernung der Stabilisatoren sowie Perspektiven für die zukünftige Entwicklung diskutiert.
Die Ursprünge der aktivitätsbasierten Sensorik (ABS) liegen in der supramolekularen Chemie und der Entwicklung selektiver chemischer Rezeptoren nach dem Schlüssel‐Schloss‐Prinzip. In kurzer Zeit hat sich daraus ein eigenes Forschungsgebiet entwickelt, in dem die Synthese und Regulierung chemischer Moleküle zur Vermittlung biologischer Signal‐ und Stresskaskaden – insbesondere Metallionen und niedermolekulare Substanzen – untersucht werden. In chemischen Reaktionen wird die unterschiedliche Reaktivität biologischer Moleküle genutzt, um mit selektiven und empfindlichen Synthesemethoden ihre Rolle in komplexen lebenden Systemen aufzuklären. Die große Anwendungsbreite dieses reaktionsgetriebenen Ansatzes erleichtert den Einsatz auf Plattformen für die Bildgebung, von Fluoreszenz und Lumineszenz über Photoakustik und Magnetresonanz bis zur PET. Der Einsatz von ABS‐Methoden wird auch auf weitere Felder ausgeweitet, z. B. für die Suche nach Wirkstoffen und Materialien.
more » « less- NSF-PAR ID:
- 10146032
- Publisher / Repository:
- Wiley Blackwell (John Wiley & Sons)
- Date Published:
- Journal Name:
- Angewandte Chemie
- Volume:
- 132
- Issue:
- 33
- ISSN:
- 0044-8249
- Page Range / eLocation ID:
- p. 13838-13867
- Format(s):
- Medium: X
- Sponsoring Org:
- National Science Foundation
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Abstract Die Olefinmetathese ist ein wertvolles Verfahren für Wissenschaft und Industrie. In letzter Zeit rückte die stereoretentive Olefinmetathese als eine Methode für die selektive Erzeugung von sowohl E‐ als auch Z‐Olefinen in den Fokus. In früheren Untersuchungen wurde nachgewiesen, dass die stereochemische Konfiguration der Ausgangsolefine zu Anfang der Umwandlung beibehalten wird. Als sich die Reaktion dem Gleichgewichtszustand näherte, wurden jedoch thermodynamische E/Z‐Verhältnisse erreicht. Bei neueren Untersuchungen lag das Hauptaugenmerk auf der Synthese von Katalysatoren, mit denen die inhärente thermodynamische Präferenz eines Olefins überwunden und ein kinetisch begünstigtes Olefinisomer erzeugt werden kann. Diese Berichte führten zur Entwicklung von stereoretentiven Katalysatoren, mit denen nicht nur selektiv Z‐Olefine erhalten werden, sondern auch E‐Olefine. Fortschritte bei der stereoretentiven Olefinmetathese unter Verwendung von Wolfram‐, Ruthenium‐ und Molybdänkatalysatoren werden hier dargelegt.
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Abstract Dieser Aufsatz betrachtet Nanopartikel auf Basis lytischer und temperenter Bakteriophagen in der Nanomedizin, insbesondere im Zusammenhang mit der Entwicklung von Nanosonden für eine präzise Diagnostik und Nanotherapeutika für eine gezielte Krankheitsbehandlung. Phagen infizieren normalerweise keine eukaryotischen Zellen und sind daher für diese nicht toxisch. Sie können allerdings zum einen genetisch so verändert werden, dass sie spezifisch an Nanopartikel, Zellen, Gewebe und Organe binden, und können zum anderen in funktionale abiotische Nanomaterialien integriert werden, wo sie die Diagnose und Therapie von Erkrankungen ermöglichen. In diesem Aufsatz wird der Einsatz von Phagenstrukturen in der Nanomedizin zusammengefasst; Beispiele sind der hochempfindliche Nachweis von Biomarkern, eine verbesserte biologische Bildgebung zur Krankheitserkennung sowie zielgerichtete Wirkstoff‐ und Genapplikation. Außerdem werden Vorschläge zur weiteren Entwicklung einer Phagen‐basierten Nanomedizin gemacht, und der aktuelle Stand entsprechender klinischer Studien wird dargestellt.
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Abstract Helikale Überstrukturen sind weit verbreitet in der Natur, in synthetischen Polymeren und in supramolekularen Anordnungen. Die Steuerung der Chiralität (der Händigkeit) dynamischer helikaler Überstrukturen molekularer und makromolekularer Systeme durch externe Stimuli ist eine anspruchsvolle Aufgabe, die jedoch große Beachtung findet aufgrund des attraktiven Anwendungspotenzials von Materialien mit morphologieabhängigen, einstellbaren Eigenschaften. Die lichtgesteuerte Chiralitätsumkehr in selbstorganisierten helikalen Überstrukturen (d. h. cholesterischen, chiral‐nematischen Flüssigkristallen) steht derzeit im Mittelpunkt des Interesses, da durch die Umkehr der Händigkeit die Drehrichtung von selektiv reflektiertem, zirkular polarisiertem Licht verändert wird, woraus sich ein breites Anwendungspotenzial ergibt. Hier erörtern wir die aktuellen Entwicklungen bei der Chiralitätsumkehr cholesterischer Flüssigkristalle, die durch photoisomerisierbare chirale molekulare Motoren oder Schalter ermöglicht wird. Es werden verschiedene Klassen chiraler photoresponsiver Dotanden (Gastmoleküle) behandelt, die eine reversible lichtgesteuerte Chiralitätsumkehr helikaler Überstrukturen auf der Basis nematischer Wirtkomponenten bewirken können. Wege zum rationalen Design chiraler molekularer Schalter, welche die Chiralitätsumkehr helikaler Überstrukturen auf der Basis cholesterischer Flüssigkristalle bewirken, werden aufgezeigt. Wir hoffen, mit diesem Aufsatz eine Orientierungshilfe für den gezielten Entwurf weicher Materialien mit Potenzial zur stimuligesteuerten Chiralitätsumkehr und multifunktionaler Wirt‐Gast‐Systeme geben zu können.
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Abstract Die Makrocyclisierung eines stabilen zweiwindigen helikalen aromatischen Pentamids – eine Struktur mit zwei divergierenden Enden, die nicht anfällig für einen Ringschluss sind – wurde durch die transiente Einführung von Helizitätsstörern in Form von säurelabilen tertiären Dimethoxybenzylamiden möglich gemacht. Nach dem Entfernen der Helizitätsstörern zeigen NMR‐Spektroskopie, Kristallstrukturanalyse und theoretische Studien, dass die Makrocyclen eine gespannte Struktur besitzen, die sie dazu veranlasst, einen möglichst hohen Grad an Helizität anzustreben, obwohl es sich immer noch um eine cyclische Struktur handelt. Zwei mögliche Punkte für eine solche Störung in ihrer Helizität sind insbesondere
cis ‐amidische Bindungen. Auf fluxionale Art und Weise können sich diese Störungen in der Helix entlang des Makrocyclus in definierten Bahnen ausbreiten, und somit zehn degenerierte Konformationen erzeugen.
