Porphyrin-based porous frameworks

Abstract

Porézní materiály tvoří rozsáhlou skupinu zahrnující metaloorganické sítě (MOFy), kovalentní organické sítě (COFy) nebo konjugované mikroporézní polymery (CMP). Porézní struktury jsou studovány zejména jako materiály pro uskladnění a separaci plynů, katalyzátory, senzory, materiály pro distribuci léčiv, čištění vody, mikroelektroniku atd. Výsledky prezentované v disertační práci dokládají, že porézní struktury se zabudovanými fotoaktivními molekulami porfyrinů ve struktuře jsou fotosenzitizátory singletového kyslíku, O2(1 g), a mohou být využity pro fotodynamické aplikace, např. pro přípravu antimikrobiálních povrchů nebo organizovaných struktur pro fotodynamickou terapii. Disertační práce představuje komplexní studii fotofyzikálních vlastností porfyrinových CMP a COFů a poprvé ukazuje možnost využití porfyrinových COFů pro fotodynamickou inaktivaci mikroorganismů. Porfyrinové CMP byly připraveny pomocí Suzukiho-Miyaurovy spojovací reakce a porfyrinové COFy byly připraveny pomocí Schiffovy kondenzace. Materiály byly charakterizovány infračervenou spektroskopií a NMR spektroskopií v pevné fázi. Porozita materiálů byla studována měřením adsorpce N2. Porfyrinové CMP jsou mikroporézní s velikostmi pórů od 1.4 do 2.1 nm a specifickými povrchy dosahujícími až 624 m2 g-1 . Naproti tomu porfyrinové COFy...

Porous frameworks are a class of materials including metal-organic frameworks (MOFs), covalent organic frameworks (COFs) or conjugated microporous polymers (CMPs). Porous frameworks are widely studied as materials for gas storage and separation, catalysis, sensing, drug delivery, water purification, microelectronics, etc. The results presented in the Thesis document that porous frameworks with photoactive porphyrin molecules incorporated in the structure are photosensitizers of singlet oxygen, O2(1 g), and can be used for photodynamic applications including the construction of antibacterial coatings and of organized structures for photodynamic therapy. The Thesis presents a complex study of photophysical properties of porphyrin-based CMPs and COFs and, for the first time, demonstrates the application of porphyrin-based COFs for photodynamic inactivation of microorganisms. The CMPs and COFs were prepared by Suzuki-Miyaura cross-coupling and Schiff base formation, respectively. The materials were characterized by IR and solid-state NMR spectroscopy. The porosity of the materials was determined via N2 adsorption. The CMPs are microporous with pore sizes varying from 1.4 to 2.1 nm and with specific surface areas up to 624 m2 g-1 . On the other hand, the porphyrin-based COFs are only slightly...