Soft supramolecular hybrid materials: synthesis, gelations and metallogelations of amide derivatives of bile acids with aminopyridine metal-binding moieties

Supramolecular gels are solid-like soft-materials based on reversible non-covalent interactions and they can be used to create tuneable and responsive materials. In supramolecular metallogels metal ions are involved in the gel structure giving it additional properties, such as redox responsiveness, optical, photophysical and magnetic properties, catalytic activity, conductivity etc. Of particular interest for potential biomedical applications is the creation of biocompatible metallogels forming in aqueous media. For this purpose, bile acids are suitable candidates. Bile acids are chiral, amphiphilic natural products synthesised from cholesterol in the liver. They can be chemically modified easily and are well known scaffolds for obtaining supramolecular gelators. In this project 6 amide derivatives of bile acids conjugated with potentially metal-binding moieties from aminopyridines were synthesised and purified. The ability to form gels at 1% concentration was tested for 5 of the compounds in polar protic solvent, polar aprotic solvents and aromatic solvent, while solutions of Ag(I), Cu(II) and Zn(II) salts were used for the metallogelations with metal to product ratios of 1:1 and 1:2. None of the compounds tested formed gels or metallogels in the conditions tested. Still, the results obtained provide important information to guide the optimization of the gelling conditions or the design of new families of gelators.

I gel supramolecolari sono “materiali morbidi” (soft materials) in fase solida basati su interazioni non covalenti reversibili e possono essere utilizzati per creare materiali con proprietà programmabili in grado di rispondere a stimoli. Nei metallogel supramolecolari, ioni metallici sono coinvolti nella struttura del gel conferendogli proprietà aggiuntive, come attività redox, proprietà ottiche, fotofisiche e magnetiche, attività catalitica, conducibilità ecc. Di particolare interesse per le potenziali applicazioni biomediche è la creazione di metallogel biocompatibili in grado di formarsi in ambiente acquoso. A questo scopo, gli acidi biliari sono candidati interessanti. Si tratta di prodotti naturali chirali e anfifilici sintetizzati a partire dal colesterolo nel fegato, sono facilmente funzionalizzabili e il loro utilizzo per ottenere gelators supramolecolari è ben documentato. In questo progetto sono stati sintetizzati e purificati 6 derivati ammidici di acidi biliari, aventi sostituenti aminopiridinici potenzialmente capaci di coordinare metalli. La capacità di formare gel all'1% w/v è stata testata per 5 dei composti in solventi protici polari, solventi aprotici polari e solventi aromatici, inoltre sono state testate le metallogelazioni utilizzando soluzioni di sali di Ag(I), Cu(II) e Zn(II) in rapporto metallo/prodotto di 1:1 e 1:2. Sebbene nessuno dei composti testati abbia rivelato la capacità d formare gel o metallogel nelle condizioni testate, si sono ottenute alcune indicazioni interessanti che potrebbero guidare lo sviluppo di nuove formulazioni e gelators.