В России улучшили свечение препаратов для диагностики опухолей
Ученые Физического института имени Лебедева РАН, Московского государственного университета имени Ломоносова и Института спектроскопии РАН получили комплексы иттербия с органическими лигандами, имеющие рекордно высокое свечение в ближнем ИК-диапазоне (на волне 980 нм). Под действием УФ-излучения (350–390 нм) синтезированные вещества излучают инфракрасный свет с эффективностью до 7%, что в два раза превышает показатели известных аналогов.
Полученные комплексы перспективны для исследования живых тканей в биомедицине. Они могут найти применение в оптоэлектронике и лазерных устройствах, которым нужны люминофоры в ИК-диапазоне. Результаты экспериментов опубликованы изданием International Journal of Molecular Sciences.
Комплексы трехвалентных ионов редкоземельных металлов и органических молекул могут проявлять люминесцентные свойства в инфракрасной части спектра при воздействии на них ультрафиолета. Благодаря этой способности комплексы иттербия применяются в медицине для поиска опухолей и измерения температуры по интенсивности свечения тканей (люминесцентная термометрия).
Но использование таких комплексов было ограничено из-за низкого квантового выхода, не превышавшего 3,5%. Основная масса энергии, которую передает комплексу УФ-свет, не трансформируется в излучение иона из-за того, что энергия между лигандами и основным ионом распределяется не полностью. Кроме того, часть энергии излучающего иона уходит в тепло (так называемый «эффект тушения»).
Повысить эффективность свечения удавалось лишь сложными методами, не оправдывающими себя экономически. Найти доступную альтернативу оставалось заветной мечтой исследователей, работающих в области люминесцентной диагностики.
Авторы синтезировали и детально проанализировали комплексы иона Yb3+ с органическими лигандами — производными гетероциклического соединения пиразолона с молекулярной формулой C3H4N2O. Кроме того, в комплексы были введены вспомогательные фосфорорганические и мышьякорганические лиганды.
Механизм энергетической трансформации в новых соединениях оказался значительно отличающимся от описанных для аналогичных комплексов. Главную роль в передаче энергии играет так называемый перенос заряда — состояние, которое возникает из-за возбуждения молекулы светом и поддерживается во времени за счет обмена электронов между лигандами.
Оптимально выбранные вспомогательные лиганды при этом подавляют эффект тушения — энергия идет в свечение, а не в тепло. Сочетание обоих факторов повышает эффективность люминесценции в два раза по сравнению с ранее известными комплексами.
Руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, доктор химических наук Илья Тайдаков отметил, что исследование позволяет по-новому взглянуть на синтез координационных соединений иттербия с ярким свечением в ближнем ИК-диапазоне. Такие комплексы перспективны для разработки новых препаратов для биовизуализации, люминесцентной микроскопии и люминесцентной термометрии.
В дальнейшем ученые планируют изучать механизмы передачи энергии в комплексах лантаноидов для разработки направленного дизайна люминесцентных материалов.
Ранее авторы добились повышения эффективности люминесценции комплексных соединений европия, введя в них атомы фтора. Соединения европия излучают свет в оптическом диапазоне и применяются для разработки светящихся биологических маркеров, биосенсоров и биометок.
Об использовании инновационных люминесцентных биомаркеров на основе редкоземельных металлов при диагностике рака печени читайте в материале Hi-Tech Mail.
