Le graphène et son petit frère de taille nanométrique, nanographene, sont bien connus pour leurs propriétés photoélectroniques remarquables. Cependant, les applications biomédicales sont entravées par l'insolubilité des matériaux, surtout dans l'eau. Une équipe japonaise de scientifiques a maintenant introduit du « nanographène déformé, " qui est soluble dans une large gamme de solvants tout en conservant ses propriétés photophysiques. Dans leur publication dans Angewandte Chemie , les auteurs soulignent également son potentiel photodynamique pour tuer sélectivement les cellules lors de l'irradiation.

Le nanographene a le réseau de carbone hexagonal du graphène mais se compose de seulement quelques anneaux de carbone avec des propriétés électroniques accordables. L'un de ses gros problèmes entravant une application généralisée dans les dispositifs optoélectroniques ou la biomédecine est son insolubilité. Par conséquent, pour supprimer l'empilement et l'agrégation, un nouveau type de nanographene à structure courbée a été synthétisé, le soi-disant nanographene déformé. Kenichiro Itami à l'Université de Nagoya, Japon, et ses collègues ont maintenant trouvé un moyen de fournir le nanographene déformé encore plus loin pour obtenir un entièrement soluble, produit amphiphile. La nouvelle structure était biocompatible, mais lors de l'irradiation, il a tué sa cellule hôte. Ce comportement de photosensibilisation efficace pourrait inspirer de futures recherches en thérapie photodynamique du cancer, croient les auteurs.

La faible solubilité des matériaux de type graphène est considérée comme problématique depuis la découverte du graphène en tant que modification intrigante du carbone à une couche en 2004. Pour améliorer la solubilité, Itami et ses collègues ont développé des molécules de nanographene déformées avec des substituants chimiques sur le bord extérieur de la structure aromatique. Les substituants ont été introduits par la stratégie relativement simple et puissante de la borylation. Une fois la molécule borylée, le substituant bore peut être remplacé par d'autres substituants, dans ce cas, par une molécule aromatique portant des chaînes tétra(éthylène glycol) (TEG) hautement solubles. En appliquant deux fois cette stratégie de substitution-remplacement, les scientifiques ont réalisé la synthèse d'un déformé, c'est à dire., plié, molécule de nanographene qui était stable dans une large gamme de solvants, y compris l'eau. Excité avec un laser, il présentait une fluorescence verte.

Cette fluorescence pointe vers des applications en biologie, par exemple, comme colorant en bio-imagerie. Une autre application est venue plutôt inattendue, les scientifiques ont rapporté. Lors de l'excitation, la molécule, qui n'était par ailleurs pas nocif pour les cellules, tué la population cellulaire de la lignée cellulaire humaine HeLa à près de 100 pour cent. Les auteurs ont proposé :« Bien que le mécanisme ne soit pas clair, l'efficacité relativement élevée de la génération d'oxygène singulet de [le nanographène déformé soluble] peut contribuer à sa mort cellulaire HeLa. » Ainsi, un mécanisme similaire à la sensibilisation aux colorants et à la production d'espèces réactives de l'oxygène peut être supposé.

Ces nanographenes de deuxième génération combinent les propriétés optoélectroniques remarquables du graphène avec la biocompatibilité. Ils pourraient bien jouer un rôle futur dans la bio-imagerie, la thérapie photodynamique, et applications similaires.