卟啉衍生物的生物激发应用( Bioinspired Applications of Porphyrin Derivatives )

JM Park KI Hong H Lee WD Jang

卟啉衍生物在自然界中普遍存在，具有重要的生物学作用，如捕光、氧运输和催化等。卟啉衍生物由于其固有的共轭结构，具有独特的光物理和电化学性质。在生物体系中，卟啉衍生物通过非共价相互作用与各种蛋白质分子缔合。例如，在大多数脊椎动物中负责氧运输的血红蛋白，由一个带有铁卟啉衍生物辅基的球状蛋白质的四个亚基组成。此外，非共价排列的卟啉衍生物是植物和藻类光合作用的光收集系统中的基本发色团。这些生物学上的重要作用源于卟啉衍生物的功能多功能性。具体地说，卟啉是优良的宿主化合物，与各种金属离子形成配位复合物，为卟啉单元增加官能性，如氧化还原活性和中心金属离子处的额外配体结合。此外，卟啉类化合物由于其扁平、对称的分子结构，是功能超分子组装体的有用构件，其优异的光物理性质通常被用于制备生物活性功能材料。在本报告中，我们总结了我们在过去十年中利用生物启发方法开发基于卟啉衍生物的功能材料的努力。在第一节中，我们讨论了几种作为人工变构宿主系统的合成受体，它们可以用于多种化学物质的选择性检测，如氰化物、氯化物和氨基酸。在第二部分，我们介绍了多卟啉阵列作为天然捕光配合物的模拟物。此外，还介绍了通过附加客体键合来主动控制能量传递过程以及利用卟啉衍生物制备有机光伏器件的方法。在第三节中，我们介绍了几种类型的基于卟啉的超分子组装体。卟啉衍生物通过金属-配体相互作用、氢键作用、环-环相互作用等非共价相互作用,形成纤维状或环状的超分子聚合物。最后介绍了卟啉衍生物在生物医学纳米器件制备中的应用。尽管卟啉是光动力治疗的光敏剂，但由于其在水介质中的聚集性，在生物医学应用上受到了限制。我们建议离子型树状大分子卟啉，它们显示出优异的光动力疗法(PDT)疗效。

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