ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ФНКЦ РР |
||
Биовизуализация - это один из наиболее информативных инструментов современной биомедицины. Среди возможных вариантов биовизуализации (магнитная, радиоактивная, оптическая) оптическая визуализация, основанная на использовании люминесцирующих биометок, зарекомендовала себя как надежная и недорогая технология. Известные на данный момент оптические методы - оптическая когерентная томография, оптические ловушки, а также классическая флуоресцентная томография в видимом диапазоне - позволяют проводить зондирование на глубину не более 4-5 мм. Эта ситуация создает потребность в развитии новых подходов, которые обеспечили бы оптическую биовизуализацию с высоким разрешением и контрастностью, чтобы проводить оптическое зондирование биотканей на большую глубину (до десятков миллиметров) и выявлять опухоли или другие аномалии глубоко под кожей. Для решения этой проблемы необходимо создать люминесцентные биометки, излучающие в ближнем ИК диапазоне, который попадает в «окно прозрачности» биологической ткани (~700-1300 нм). Конкретной задачей предлагаемого проекта является поиск и разработка методов синтеза биосовместимых координационных соединений РЗЭ (КС РЗЭ), люминесцирующих с большим квантовым выходом в ближнем ИК диапазоне (900-1500 нм), для использования в диагностистических биометках для оптической биовизулизации и в составе мультифункциональных тераностичеких агентов. Ключевым моментом в поставленной задаче является выбор КС РЗЭ в качестве основы для создания новых систем биовизуализации и тераностики (диагностика + терапия). Особенности механизма возбуждения КС РЗЭ, а именно поглощение энергии органическим лигандом с большим коэффициентом молярной экстинкции, эффективная передача поглощенной энергии на ион РЗЭ и последующая эффективная ионная люминесценция, позволяют при правильном подборе лиганда сочетать высокий квантовый выход люминесценции с высоким поглощением. Это открывает возможность целенаправленно модифицировать органические лиганды, сочетая в их молекулах функциональные группы, обеспечивающие сенсибилизацию люминесценции, с периферийными фрагментами, участвующими в образовании биоконъюгатов и/или иммобилизации на поверхности наночастицы, выполняющей транспортную и терапевтическую функции. Оригинальность запланированного исследования состоит не только в том, что для биовизуализации будут предложены новые люминесцентные КС РЗЭ, но и в том, что эти соединения будут включены в состав гибридных тераностических агентов в качестве диагностической части (фрагмента). С этой целью авторы настоящего проекта намерены разработать гибридные наноматериалы (~100 нм), в которых в качестве люминофора будут использованы КС РЗЭ с кислород- и азот-донорными лигандами, излучающие в ближнем ИК диапазоне, а в качестве наночастиц-носителей - сложно-оксидные магнитные сферические частицы (La1-xAgуMnO3+d) субмикронного размера с контролируемой температурой Кюри. Такие материалы позволят сочетать в одном тераностическом агенте функции люминесцентной ИК биовизуализации и терапии методом магнитной гипертермии. Выполнение проекта требует последовательного решения ниже перечисленных задач: 1. Разработка методов синтеза новых КС РЗЭ, люминесцирующих в ИК диапазоне. Оценка фотофизических характеристик и химической устойчивости синтезированных соединений. Выбор наиболее перспективных КС РЗЭ. 2. Модифицирование выбранных лигандов или синтезированных КС с целью введения в их состав различных периферийных функциональных групп, обеспечивающих образование биоконъюгатов и/или прививку на поверхность наночастицы. Оценка фотофизических характеристик и химической устойчивости синтезированных КС РЗЭ с модифицированными лигандами. 3. Разработка методов получения биоконъюгатов и прививки синтезированных КС РЗЭ, излучающих в ИК диапазоне, на поверхность магнитных наночастиц La1-xAgуMnO3+d. Выполнение этих задач позволит решить проблему создания не только ИК люминесцентных биометок, но и мультифункциональных тераностических агентов, обеспечивающих сочетание биовизуализации с повышенной глубиной проникновения и терапии методом гипертермии.
1. Синтезированы и охарактеризованы новые координационные соединения лантанидов с фторированными ароматическими карбоксилатами и основаниями Шиффа, среди которых выявлены соединения, проявляющие эффективную люминесценцию в ИК области спектра. Предложены новые люминесцентные метки. 2.Отработка методов прививки КС РЗЭ, люминесцирующих в ближнем ИК диапазоне,на поверхность магнитных наночастиц. Синтезированы бифункциональные наночастицы, проявляющие свойства гипертермии и люминесценции в видимой области. 3. Сформулированы основные принципы дизайна органических лигандов, комплексы лантанидов которых проявляют люминесценцию в ИК области и удовлетворяют требованиям, предъявляемым к биометкам.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
2 | 31 декабря 2013 г.-31 декабря 2014 г. | Новые ИК люминесцирующие координационные соединения РЗЭ как основа для биометок и тераностических агентов с эффектом гипертермии |
Результаты этапа: 1. Синтезирован и охарактеризован ряд амино-, азидо- и гидроксопроизводных фторпроизводных ароматических карбоновых кислот. 2. Проведена модификация периферийной части выбранных органических лигандов. 3. Синтезированы и охарактеризованы КС лантанидов с выбранными лигандами до и после модификации 4. Проведена характеристика фотофизических свойств полученных КС лантанидов с модифицированными и не модифицированными лигандами; проведена оценка влияния модификации лиганда на люминесцентные свойства комплекса. 5. Отработана методика модифицирования поверхности частиц La1-xAgуMnO3+d 3-аминопропилтриэтоксисиланом. Проведены 1) адсорбция КС РЗЭ непосредственно на поверхности частиц и 2) реакции взаимодействия КС РЗЭ с модифицированной поверхностью La1-xAgуMnO3+d кремнийорганическим соединением, в т.ч. на модельных образцах в виде тонких пленок La1-xAgуMnO3+d на монокристаллических подложках. | ||
3 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Новые ИК люминесцирующие координационные соединения РЗЭ как основа для биометок и тераностических агентов с эффектом гипертермии |
Результаты этапа: 1. Синтезированы новые комплексы лантанидов с полидентатным основанием Шиффа 2-(тозиламино)бензилиден-N-бензоилгидразоном (H2L), содержащим O, N донорные атомы. Полученные комплексы Ln2(HL)3X3 был охарактеризованы по совокупности методов элементного, термического, рентгенофазового анализов, ИК спектроскопии, масс-спектроскопии ЛДИ и ЯМР. При этом медленным упариванием растворов соответствующих порошков были получены монокристаллы состава Ln(L)(HL)(H2O)2, в составе которых один из лигандов депротонирован по одной ступени, а второй – по двум. Комплексы иттербия, эрбия и неодима обладают интенсивной ИК люминесценций, квантовый выход которой достигает 1,5% для комплекса Yb2(HL)3X3. Такое высокое значение квантового выхода обусловлено отсутствием координированных молекул растворителя и наличием состояния с переносом заряда. 2. Для разработки методики модифицирования периферийной части фторированных лигандов функциональными группами, способными к связыванию с антителом, в качестве объектов исследования выбраны пара-замещенные производные пентафторбензоат-аниона (p-R-tfb-) - R = NH2 (pam-), N3 (paz-), MeCOO (pmc- )и (CH2OH) (phm-). Комплексы лантанидов этими лигандами были синтезированы в водной и органической среде. По данным рентгеноструктурного анализа установлено биядерное строение комплексов Ln2(pam)6(H2O)8 (Ln=Eu, Tb) и Gd2(pmc)6(H2O)6, а также и моноядерное строение комплексов Tb(paz)3(H2O)6 и Lu(pmc)3(H2O)6. Охарактеризованы фотофизические свойства полученных комплексов. Комплексы тербия с pam-,pmc- и phm- и европия с pmc- и phm обладают интенсивной люминесценцией, квантовый выход Tb(pmc)3(H2O)2 составляет 62%. Комплексы Eu(paz)3(H2O)2 и Tb(paz)3(H2O)2 не обладают люминесценцией, как и Gd(paz)3(H2O)2. Таким образом было показано, что азидо-группа является универсальным гасителем люминесценции на ряду с нитро- и амино-группами. Все комплексы растворимы в воде, однако практически все диссоциируют в воде. Исключением являются комплексы Ln(phm)3(H2O)2 (Ln = Eu, Gd, Tb, Lu), которые по данным ЯМР спектроскопии устойчивы в водной среде. 3. С целью создания наноразмерных люминесцирующих материалов, пригодных для использования в качестве биометок в медицинской диагностике, синтезированы наночастицы твердых растворов LaxEu1-xF3, охарактеризованы их элементный, фазовый состав и морфология. При доле европия не более 80% размер частиц не превышает 50 нм. Разработана методика модифицирования поверхности полученных частиц ароматическими карбоксилат-анионами (2,6-нафтилдикарбрксилат-анион nda2-, терефталат-анион tph2-). Показано, что такое модифицирование стократно увеличивает интенсивность люминесценции частиц. Время жизни возбужденного состояния наночастиц сложных фторидов линейно падает с увеличением доли европия, что связано с концентрационным гашением, и на кривой зависимости квантового выхода люминесценции от состава немодифицированных LaxEu1-xF3 и модифицированных LaxEu1-xF3@nda есть максимум при 30 мол. % Eu. Квантовый выход модифицированных LaxEu1-xF3@tph растет при уменьшении доли европия от 100% до 40%, после чего достигает 80% и остается постоянным до доли европия 1%, что связано с высокой эффективностью передачи энергии с tph2- на Eu3+. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".