Проект направлен на разработку новых химических подходов к синтезу биосовместимых фосфоресцентных люминофоров на основе плоскоквадратных пинцерных и ортометаллированных комплексов Pt(II) и Au(III), в которых реализуется явление AggregationInducedEmission (AIE), позволяющее направленно модифицировать фотофизические характеристики исходных хромофоров. Предлагаемый подход, который можно назвать «структурно вынужденной агрегацией хромофоров» базируется на использовании реакций RAFT (Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer)
в сополимеризации алкинил-стирольных пинцерных комплексов и поливинилпирролидона, содержащего функциональные группировки переноса цепи. В результате таких реакций будут получены продукты, в которых хромофорные центры исходных комплексов, включенные в состав образующегося блок-сополимера, приводятся в непосредственный контакт, образуя агрегаты, стабилизированные как структурой самого блок-сополимера, так и металлофильными и пи-стекинговыми взаимодействиям между металлоцентрами. Эти взаимодействия являются ключевыми движущими факторами изменения фотофизических характеристик полученных полимерных люминофоров, давая существенный красный сдвиг полос поглощения и эмиссии и повышая квантовый выход люминесценции за счет подавления неизлучательных каналов релаксации возбужденного состояния.
Поливинилпирролидоновый блок сополимера обеспечивает водорастворимость и биосовместимость конечных блоксополимерных продуктов, что открывает дорогу к их использованию в биомедицинских исследованиях. Полученные соединения предназначаются к использованию в качестве зондов в люминесцентной микроскопии для исследования структуры биологических объектов, а также в качестве люминесцентных сенсоров на ключевые физиологические параметры, такие как содержание кислорода и рН. Люминесцентная микроскопия является одним из самых мощных и информативных методов исследования в современной молекулярной биологии и экспериментальной медицине благодаря неинвазивному характеру метода, высокой чувствительности и высокой скорости регистрации сигнала, что делает ее незаменимым инструментом в исследовании структуры биологических систем и их физиологического статуса. Поэтому очевидно, что разработка разнообразных люминесцентных зондов и сенсоров с настраиваемыми «под задачу» характеристиками является несомненно актуальной химической проблемой, один из методов решения которой предлагается в настоящем проекте. При этом, химические идеи, положенные в основу реализуемого подхода, обладают несомненной новизной и позволяют достичь желаемого результата при минимальных затратах, в частности, получить люминесцентные зонды с поглощением и эмиссией попадающими в окно прозрачности биологических тканей и демонстрирующих при этом высокие квантовые выходы люминесценции именно за счет AIE эффекта, достигаемого при RAFT полимеризации металлсодержащих комплексных «мономеров». Предлагаемый подход также позволяет получить люминофоры, с фотофизическими характеристиками, реагирующими на изменения некоторых физиологических параметров исследуемого биообъекта (концентрация кислорода или рН), что дает возможность применять их в качестве сенсоров в биологических системах с использованием современных
времяразрешенных методов регистрации сигнала, таких как PLIM (Phosphorescence Lifetime Imaging). Химия, используемая для решения поставленных задач, также дает возможность проводить векторизацию получаемых люминофоров для их направленной доставки к биологическим мишеням.