Functional Applications of the Mechanical Bond
Tuning Photophysical, Radiochemical and Biological Properties in Rotaxanes
Tid: To 2026-11-19 kl 10.00
Plats: F3, Lindstedtvägen 26
Språk: Engelska
Respondent: Anja Ramström , Organisk kemi
Opponent: Professor Thorfinnur Gunnlaugsson, Trinity College Dublin
Handledare: Universitetslektor Fredrik Schaufelberger, Organisk kemi; Professor Markus D. Kärkäs, Organisk kemi
Embargo t.o.m. 2027-11-19 godkänt av skolchef Amelie Eriksson Karlström via e-post 2025-10-20.
QC 2026-10-20
Abstract
Den mekaniska bindningen är en supramolekylär konsekvens när molekylära komponenter sammankopplas utan en direkt kovalent koppling, likt länkar i en kedja. Sådana mekaniskt sammankopplade molekyler uppvisar en unik dynamik mellan sina komponenter som är ouppnålig i rigida, kovalenta strukturer. Dessa sammankopplade arkitekturer har historiskt sett ofta använts i artificiella molekylära maskiner, men denna avhandling syftar istället till att utöka den grundläggande förståelsen för den mekaniska bindningens effekter i tvärvetenskapliga tillämpningar inom biologisk, fotofysikalisk, syntetisk och koordinationskemi.
För att kunna förbättra traditionella sensorer med kovalenta bindningar, utvecklades först en ny klass av responsiva lantanidkelat som använder den mekaniska bindingen. Denna arkitektur utnyttjar energiöverföring genom rymd via den mekaniska bindningen, vilket möjliggör modulering av fotofysikaliska och kiroptiska egenskaper hos lantaniderna – inklusive cirkulärt polariserad luminescens. Samtidigt skapar den dynamiska mekaniska bindningen ett sekundärt bindingssäte för selektiv detektion av katjoner. Denna plattform utvidgades till nukleärmedicin genom uveckling av radiomärkta analoger för systematisk utvärdering av den mekaniska bindningen påverkan på komplexeringskinetik, kinetisk labilitet, biostabilitet och farmakokinetiska elimineringsvägar in vivo. Utöver koordinationskemi utnyttjades den mekaniska bindningen som ett syntetiskt verktyg för att kinetiskt fånga ett reaktivt organometalliskt intermediat, vilket möjliggjorde tidigare otillgänglig korskopplingsreaktivitet. Slutligen introducerades en stimuli-responsiv mekanisk bindning som en icke-kovalent strategi för att stänga av peptiders (bio)funktioner, där kontrollerad klyvning vid en specifik signal återställer nativ struktur och funktion. Sammantaget visar dessa mångsidiga resultat att den mekaniska bindingen kan tillämpas som ett grundläggande designelement för avancerade funktionella applikationer.