Сложную задачу синтеза органометаллических комплексов с двумя разными лантанидами решили совместно с коллегами из ряда институтов РАН ученые химфака и факультета наук о материалах (ФНМ) МГУ, 2 декабря сообщает пресс-служба университета.

Исследование этих соединений, полученных в ходе клик-реакции, подтвердило возможность их применения в качестве термолюминесцентных термометров.

Клик-реакциями называются быстрые реакции, протекающие в мягких условиях, без вредных побочных продуктов и с большим выходом конечного продукта. Они очень важны и широко используются для получения соединений разных классов, поэтому в 2022 году за развитие клик-химии была присуждена Нобелевская премия.

Однако получать комплексы лантанидов, представляющих собой соединения с уникальными свойствами, с помощью таких реакций долгое время не удавалось. При этом соединения, содержащие два или более различных лантанидов в своем составе, должны были обладать полезными люминесцентными свойствами.

Ведущий научный сотрудник химического факультета МГУ и профессор ФНМ МГУ Валентина Уточникова рассказала:

«Комплексы с двумя лантанидами можно использовать как люминесцентные термометры. 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 (инфракрасной — прим. ИА Красная Весна) области».

Есть возможность применения билантанидных комплексов также и в тераностике, методе терапии, когда лекарственный препарат дает сигнал о состоянии больного. Например, при лечении онкологии гипертермией — нагревом магнитных частиц в раковых клетках в переменном магнитном поле, важно точно отслеживать температуру клетки, так как между температурой выживания здоровых и раковых клеток разница мала.

В случае же, когда лекарство для гипертермии люминесцирует в зависимости от температуры, нагрев клеток можно контролировать по силе люминесценции этих частиц.

Для получения желаемых комплексов лантанидов в ходе клик-реакции ученые МГУ применили так называемые основания 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», — пояснил младший научный сотрудник ФНМ МГУ Даниил Кошелев.

Результатом сотрудничества ученых химфака и ФНМ МГУ с коллегами из академических институтов РАН: Института органической химии им. Н. Д. Зелинского, Института элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова, Института нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева и Физического института им. П. Н. Лебедева (ФИАН), стало получение гетеробиметаллических молекул с двумя разными катионами металла.

При этом молекулы с катионами неодим-иттербий и неодим-эрбий в ходе исследования доказали, что могут служить хорошими «люминесцентными термометрами», которыми также можно бесконтактно измерять температуру в клетках.

Результаты работы ученые представили в статье «Гетерометаллические нанотермометры, излучающие в ближнем ИК-диапазоне, полученные с помощью клик-реакции между двумя комплексами лантаноидов» (Heterometallic NIR-emitting nanothermometers by click-reaction between two lanthanide complexes), опубликованной в Journal of Materials Chemistry С.