Автор: Полиэлектролиты играют значительную роль в разработке различных наноматериалов, в том числе носителей лекарств, терапевтических и антивирусных средств, сенсоров [1].
Лантаноиды известны своими фотофизическими характеристиками, в частности Gd3+, благодаря наличию семи неспаренных электронов на f-подуровне, обладает выдающимися парамагнитными свойствами, а соединения Eu3+ проявляют характерную люминесценцию в красной области спектра.
Включение ионов лантаноидов в состав полиэлектролитных капсул позволяет создавать новые металлополимеры, обладающие уникальными сенсорными свойствами [2]. Изучение процессов координации и изменений в конформации полимерной цепи при варьировании различных параметров системы необходимо для разработки новых функциональных наноматериалов на основе полиэлектролитов.
В рамках данной работы был рассмотрен новый полиэлектролит p(CMDAA-co-HEAA), функционализированный амидными и трикарбоновыми группами, и его особенности координации с ионами Ln3+ (Рисунок 1). Внутрисферная координация и внешнесферное экранирование полимерными функциональными группами обеспечивают значительное усиление люминесценции ионов Eu3+ и увеличение значений продольной и поперечной релаксивности связанных ионов Gd3+ до 50 и 60 мМ-1с-1 соответственно.
Изменения структуры наночастиц металлополимера, индуцированные изменениями pH среды, гидролиз ионов лантаноидов и изменения в соотношении связывания ионов лантаноидов были изучены методами динамического рассеяния света, просвечивающей электронной микроскопии, а также путём анализа люминесценции и магнитной релаксации протонов воды металлополимеров на основе Eu3+ и Gd3+ соответственно.
б) Схематическая демонстрация координации ионов Ln3+ в металлополимерах.
Было продемонстрировано, что магнитно-релаксометрические характеристики металлополимера с включением Gd3+ более чувствительны к присутствию анионов HPO42- и АТФ в сравнении с другими фосфатами, в то время как для металлополимеров на основе Eu3+ отклик люминесценции более выражен для АМФ. Данный эффект можно объяснить взаимодействиями, связанными с образованием тройных комплексов фосфат-лантаноид-полимер и отщеплением ионов лантаноидов от молекул полиэлектролита.
Факт того, что фосфаты влияют на люминесцентные и магнитно-релаксационные характеристики металлополимеров различным образом, может лечь в основу сенсорики на фосфат-ионы как в водных растворах, так и в составе полимерных тест-полосок.
Благодарность: Исследование выполнено при поддержке ПРИОРИТЕТ 2030
Литература
- S.E. Herrera, M.L. Agazzi, E. Apuzzo et al. // Soft Matter, V.19, №11, 2013-2041 (2023).
- J.M. Stanley, B.J. Holliday // Coordination Chemistry Reviews, V.256, №15-16, 1520-1530 (2012).
Авторы: Васильев В.А., Довженко А.П., Корнев Т.А., Заиров Р.Р.
