Как «по щелчку». Ученые МГУ «накликали» синтез люминесцентного термометра

Ученые химического факультета и факультета наук о материалах МГУ совместно с коллегами из ряда институтов РАН решили сложную задачу по синтезу органометаллических комплексов сразу с двумя разными лантанидами. Молекулы уже подтвердили свои свойства как термолюминесцентные термометры. Результаты работы , поддержанной грантом РНФ № 23-23-00293, опубликованы в Journal of Materials Chemistry С.

Клик-реакции (от английского слова «click» – щелчок) – быстрые реакции, протекающие в мягких условиях и с количественным выходом, то есть полностью. Другими словами, продукт получается, как «по щелчку».

Эти реакции настолько важны и настолько широко используются для получения соединений разных классов, что в 2022 году за их развитие была присуждена Нобелевская премия. Однако комплексы лантанидов – соединения с уникальными люминесцентными свойствами – долгое время оставались «за скобками» этого направления. В первую очередь, это вызвано особенностью химии лантанидов: их комплексы очень непрочные, и в ходе клик-реакции, катализируемой катионом меди(I), они просто развалятся: медь вытеснит лантанид из состава комплекса. При этом было бы очень полезно получить соединения, содержащие два или более различных лантанида в своем составе.

«Комплексы с двумя лантанидами можно использовать как люминесцентные термометры, – рассказывает автор работы, ведущий научный сотрудник химического факультета МГУ и профессор ФНМ МГУ Валентина Уточникова. – Такие термометры могут обратимо или нет менять диапазон излучения в зависимости от температуры. Другое применение — ап-конверсионная биовизуализация. Это способ подсвечивания отдельных частей клеток или живых организмов за счёт люминесценции вещества в видимой области, которая поглощает свет в ИК области. Также можно использовать билантанидные комплексы в тераностике. Это способ лечения, при котором лекарство даёт обратный сигнал о состоянии больного. К примеру, в случае лечения нагревом магнитных частиц в раковых клетках в переменном магнитном поле (гипертермия) необходимо точно отслеживать температуру клетки. Потому что разница между температурой выживания здоровых и раковых клеток мала. Если лекарство способно к люминесценции, которая зависит от температуры, то при нагреве клеток можно контролировать нагрев по люминесценции самой частицы».

Ученые МГУ нашли решение – они получили комплексы лантанидов с так называемыми основаниями Шиффа.

«Эти азотсодержащие органические соединения, с одной стороны, оказались достаточно цепкими для удержания катиона лантанида в ходе клик-реакции, а с другой – обеспечили ионам лантанидов эффективную люминесценцию в ИК-диапазоне», – говорит младший научный сотрудник ФНМ МГУ Даниил Кошелев.

В результате ученые химического факультета и факультета наук о материалах МГУ совместно с коллегами из ИОХ РАН, ИНЭОС РАН, ИНХС РАН и ФИАН получили гетеробиметаллические молекулы, содержащие два разных катиона металла. Молекулы уже показали себя как хорошие «люминесцентные термометры», их также можно использовать для бесконтактного измерения температуры в клетках.

Изображение на обложке: МГУ