Создание новых радиофармпрепаратов на основе фторсодержащих (18F) катехоламинов и хелатных комплексов меди (64Cu) для изучения когнитивных процессов и влияния радиационного воздействия на нервно-психологическое состояние человекаНИР

New radiofarmachemicals based on fluorine containing (18F) catecholamines and copper chelates (64Cu) for the study of congnitive processes and of the effect of radiation on neuro-psycological human behavior

Источник финансирования НИР

грант РНФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Создание новых радиофармпрепаратов на основе фторсодержащих (18F) катехоламинов и хелатных комплексов меди (64Cu) для изучения когнитивных процессов и влияния радиационного воздействия на нервно-психологическое состояние человека
Результаты этапа: В ходе работы за 2016 год достигнуты следующие результаты: синтезировано 6 новых комплексов меди(II) – четыре с тетрадентатными биспидиндикарбоновыми кислотами и два с несимметричными бензилбиспидинолами; исследована растворимость, электрохимическая и термодинамическая устойчивость новых комплексов; синтезировано 5 новых фторсодержащих октагидро-2,7-метанофуро[3,2-c]пиридинов; синтезирована 1 новая бис(трифторметил)содержащая карбоновая кислота и 3 новых бис(трифторметил)содержащих аминокетона; найдены особенности электронного строения фторсодержащих соединений – способность выступать в качестве стереоэлектронных хамелеонов, которые являются важным шагом на пути понимания роли атома фтора как во внутри-, так и в межмолекулярных взаимодействиях. Опубликовано 4 статьи и тезисы 8 докладов на всероссийских и международных научных конференциях. Таким образом, можно заключить, что все формальные показатели результативности выполнения проекта в 2016 году достигнуты.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Создание новых радиофармпрепаратов на основе фторсодержащих (18F) катехоламинов и хелатных комплексов меди (64Cu) для изучения когнитивных процессов и влияния радиационного воздействия на нервно-психологическое состояние человека
Результаты этапа: Впервые синтезированы 4 бис-триазольных производных биспидина; структура и строение одного нового лиганда доказано методом РСА. Синтезированы 3 новых бискарбоксилатных производных биспидина. Изучены методами спектрофотометрии и хроматографии 4 медных комплекса биспидинов, содержащих карбоксилатные и триазольные лигандирующие группы в дополнительных заместителях у атомов азота. Показано, что для карбоксилатных комплексов 64Cu характерна устойчивость к гидролизу в воде, изотоническом растворе и сыворотке, а комплексы обычной меди с новыми бис-триазольными лигандами характеризуются ожидаемой стехиометрией 1:1. Синтезированы 4 новых бис-пиразольных производных биспидина. Получен 1 новый несимметричный пиразолсодержащий биспидинол. Получены 3 новых лиганда на основе пиперазина; исследована модельная реакция замыкания цикла на комплексах никеля. Разработаны пути синтеза к 3 орто-хиноидным субстратам. Были исследованы возможности получения 4 фторсодержащих замещенных пирокатехина и дофамина, включая модельную реакцию замещения нитрогруппы. Проведены исследования по сравнительному изучению свойств фторзамещенных катехоламинов с их природными незамещенными аналогами, а именно квантовохимические расчеты электронного строения фторсодержащих целевых соединений, поиск и проведение докинга в активные сайты редокс-ферментов, в целях реализации взаимодействия белок-субстрат по типу “ключ-замок”. Выяснено, что использованные методы не показывают преимуществ или недостатков фторированных дофаминов по сравнению с незамещенным аналогом. Проведен расчет кинетических параметров реакций по кинетической схеме Михаэлиса-Ментен с участием катехоламинов в целях выявления замещенных соединений, которые наиболее близки по свойствам к нативным маркерам когнитивных нарушений, в целях предсказания поведения фторзамещенных аналогов этих соединений, а именно стабильности последних при их введении в организм. Из полученных экспериментальных данных следует что пероксидазный катализ (окисление пероксидом водорода) в целом эффективнее тирозиназного (окисление растворенным кислородом), так как константа k3 пероксидазного окисления АД в условиях его дериватизации с ДЭД 3 раза больше константы k3, соответствующей его тирозиназному окислению, в то время как эффективность пероксидазного окисления ДА выше тирозиназного в 2 раза. Разработаны подходы к обнаружению и определению катехоламинов и их нативных аналогов, а также метаболитов последних, для изучения распределения и накопления концентрации замещенных соединений в биологических жидкостях, тканях при минимальной пробоподготовки образцов в целях минимизации ошибки определения и сокращения времени анализа, что чрезвычайно важно при работе с объектами с подвижной, изменяющейся матрицей и составом. В результате проведенных исследований было показано, что наиболее перспективным является подход основанный на ферментативной дериватизации катехоламинов и их метаболитов ароматическими аминами в присутствии пероксидазы из корней хрена с целью получения интенсивно флуоресцирующих производных, поскольку именно эта реакция обеспечила сочетание высокой чувствительности, селективности с возможностью мультиплексного определения катехоламинов в биологических объектах. Предложенная система позволяет проводить анализ одновременно до 20 проб биологических объектов за 15-30 мин. Опубликовано 2 статьи в журналах Макрогетероциклы и Acta Crystallographica E. Одна статья принята к печати в журнале Успехи химии – это написанный впервые на русском языке обзор о применении [18F]фторкатехоламинов в диагностике нейродегенеративных заболеваний. В патогенезе многих социально значимых заболеваний – нейродегенеративных деменций и нейроэндокринных опухолей, лежит процесс нарушения нейромедиаторного обмена. Из всех существующих нейровизуализационных методов диагностики перечисленных заболеваний наиболее совершенным и информативным является позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ). Применимость ПЭТ в значительной степени определяется арсеналом доступных меченых соединений – радиофармпрепаратов (РФП), предварительно вводимых в организм человека. В обзоре (197 ссылок) собраны и систематизированы сведения о современном состоянии по применению РФП группы катехоламинов, позволяющих объективно оценивать состояние симпатической и центральной нервных систем, в клинической практике, методах их синтеза и существующих проблемах. Также в обзоре суммированы известные методы введения 18F в ароматические кольца катехоламинов, включая фторирование фенолов. Сделано 6 докладов (из них 2 пленарных и 2 приглашенных) на 5 конференциях
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Создание новых радиофармпрепаратов на основе фторсодержащих (18F) катехоламинов и хелатных комплексов меди (64Cu) для изучения когнитивных процессов и влияния радиационного воздействия на нервно-психологическое состояние человека
Результаты этапа: Задача 1. Синтез новых биспидиновых и родственных лигандов Биспидины, содержащие триазолы. Как было показано в прошлогоднем отчете, для увеличения числа хелатирующих групп биспидина к атомам азом каркаса разумно прикрепить лиганды, которые будут содержать как координирующий атом (азот, кислород, сера), так и линкер, через который можно прикреплять полученный лиганд к биомолекуле для селективного транспорта в организме. Таким удобным лигандом является модифицированный триазол, к главному достоинству которого можно отнести легкость его получения из соответствующих азидов и алкинов. Классическими группами для присоединения лигандов к пептидам являются карбоксильная и аминная. Поэтому мы перешли к получению ряда азидов и триазолов, содержащих соответствующие группы. Кроме того, были получены азиды с двумя защитными группами – трет-бутильной (или Boc) и бензильной. Наличие защитных групп крайне необходимо, так как защищенные промежуточные триазолы не должны растворяться в воде, чтобы их можно было выделить из реакционной смеси после циклоприсоединения. Защитные группы, в свою очередь, должны удаляться в условиях, которые исключают наличие воды на любой стадии их выделения. Такими свойствами обладают трет-бутильные производные, которые разрушаются трифторуксусной кислотой (TFA) и бензильные, которые снимаются водородом на палладии в безводном метаноле.Нами была получена пара триазолов, содержащих карбоксильную группу в качестве линкера. Оба триазола оказались хорошо растворимыми в воде. Как показал эксперимент, снятие трет-бутильной защиты в TFA приводит к образованию соли биспидина с двуми молекулами TFA. При этом эта соль намного гигроскопичнее, чем соответствующая кислота, и имеет тенденцию постепенной потере TFA с образованием липкой пенистой массы.Аналогичная реакция гидроксипроизводным биспидина, хотя и протекает, приводит к образованию водорастворимого триазола, даже несмотря на наличие двух гидрофобных бензильных групп, что сделало невозможным выделение продукта из реакционной смеси. Аналогичным образом были получены триазолы, содержащие аминогруппу. Как и в случае с карбоксилом, при снятии Boc образуется соль уже не с двумя, а с четырьмя молекулами TFA. При этом наличие такого количества кислоты сильно ухудшило качество спектра ЯМР, вплоть до его неразрешимости. Снятие бензильной защиты с амина водородом идет значительно медленнее, чем для сложного эфира. При этом длительное время реакции, согласно данным масс-спектрометрии, приводит к значительному восстановлению кето-группы биспидина до спиртовой. Помимо карбоксильной и аминовой группы нам удалось получить триазол, содержащий цепочку, терминированную атомом хлора, которая может выступать в качестве алкилирующего фрагмента для прикрепления лиганда. Кроме того, нами были получены гомологи дипропаргилбиспидинона с удлиненной на одну метиленовую группу цепочкой. Алкилирование тозилатом биспидина, в отличие от пропагильного производного, протекало с небольшим выходом. Использование в качестве алкилирующего агента 4-бром-бут-1-ина не привело к увеличению выхода целевого вещества. Аналогично описанным ранее, была проведена цепочка превращений для получения гомологичного триазола с карбоксильной группой, которое тоже представляло собой соль. А вот реакция бензил азидоацетатом привела к очень низкому выходу целевого соединения. В целях получения региоизомеров триазола мы синтезировали биспидин с азидогрупами из соответствующих замещенных этилазидов. Алкилирование, как и в случае с гомологом пропаргила, протекало с достаточно низкими выходами. В случае мезилата и тозилата в реакционной смеси обнаруживался еще один неустановленный продукт. В итоге, лучший выход был получен с 2-хлороэтилазидом. Полученный азид вводили в реакцию циклоприсоединения с соответствующим алкином. Реакция протекала с хорошим выходом. Кроме того, была изучена возможность получения несимметричных триазолов. Для этого нами был использован ранее полученный бензилбиспидинол, алкилированный пропаргилом по второму атому азота. Пропаргильное производное вводили в реакцию циклоприсоединения с бензил азидом. Низкий выход, вероятнее всего, связан с заметной растворимостью триазола в воде. Снятие же бензильной защиты гидрогенолизом протекает количественно. Далее, мы получили биспидин, содержащий вместо триазольной тетразольную группу. Он был синтезирован путем алкилирования биспидина защищенным тетразолом. При этом, в отличие от триазола, бензильная группа с азота частично снимается при обычном давлении. Однако, довести конверсию удалось только 75%. Видимо, нужно проводить реакцию в автоклаве при повышенном давлении водорода. Также была проверена возможность макроциклизации полученных алкинов и азидов. В случае азида, содержащего амидную группу, реакция не шла вовсе, по-видимому, из-за копланарного расположения азидных групп. Реакция же с алифатическим азидом протекала, однако, приводила к смеси продуктов. Создание еще более большого цикла с гем-диазидами также не происходило. Далее, нами была сделана попытка увеличить дентантность лиганда путем увеличения количества связующих атомов. За образец был взят аналог ЭДТА, присоединенный к биспидину. Реакции алкилирования и восстановления протекали гладко и с хорошими выходами. Полученное соединение хорошо растворялось в воде. Модифицирование боковой цепи. Для связывания биспидина также возможно модифицировать боковую цепь, не участвующую в связывании с атомом металла. Так, в 2017 году мы ввели в боковую цепь фрагмент аминометила, защищенный фталимидом. Однако, снятие защит привело к смеси продуктов, основным из которых, по-видимому, является гидразид кислоты. Возможно, снятие защит нужно делать в обратной последовательности и вместо этильной группы использовать трет-бутильную или бензильную. Также в боковую цепь мы попытались ввести диметоксибензильный фрагмент, получив тем самым аналог DOPA, который еще может связывать металл. В этом же случае, реакция алкилирования была очень медленной. Возможно, нужно сменить заместитель с хлора на бром или йод.Попытка введения изонитрилов. Новым направлением, получившим первые толчки к развитию в 2018 году, стала модификация биспидинового каркаса с помощью введения и дальнейшей функционализации изонитрильной группы. Действительно, наша работа по анализу механизма радикального 1,1-присоединения к изонитрильной группе вкупе с обширными литературными данными позволяют заявить, что при наличии в структуре органического соединения изонитрильной группы возможны широчайшие химические модификации, включая синтезы разнообразных классов гетероциклических соединений, что имеет непосредственное отношение к данному проекту. Наиболее простым методом является получение изонитрила из первичного амина, в нашем случае в качестве модели использовали 9-аминодиазаадамантан. Первый способ не привел к желаемому результату, присутствовал исходный кетон. В втором случае двухфазной системы выход изонитрила составил 15%. Тем не менее, мы считаем данное направление весьма перспективным и заслуживающим в будущих проектах особого внимания.Модификация положения 9 биспидина другими реагентами. Одним из перспективнейших мест для связывания биспидина является девятое положение каркаса, которое после реакции Манниха, применяемой для синтеза исходного диазаадамантанона, занято кето-группой. Ее модифицирование описано многими исследователями, правда, которые работали с незамещенным по положениям 1 и 5 биспидинами. Мы также попробовали провести описанные реакции, но с 5,7-диметилдиаазаадамантаноном. К сожалению, ни реакция Лейкарта, ни Хорнера, ни Анри с данным субстратом не идет. При этом, хорошо идет реакция восстановления боргидридом натрия до спирта. Спирт мы также попытались модифицировать. Ни в одной из этих реакций кислород не затрагивается. В реакционной смеси остается либо исходной спирт, либо он реагирует по атому азота с раскрытием моста адамантанола. Как было показано нами в 2017 году, единственной хорошей реакцией конденсации, которая протекает с кето-группой, является оксимирование. Оно, в свою очередь, дает возможность получить аминогруппу в девятом положении. В литературе описано получение амина восстановлением водородом на никеле Ренея. Однако, реакция показала себя довольно капризной, крайне чувствительной к температуре, превышение которой приводило к образованию диазаадамантанола. Поэтому мы использовали классическое восстановление алюмогидридом лития в ТГФ. Далее, мы разработали цепочку получения хелатирующих биспидинов со свободной аминогруппой в положении 9. Для этого необходимо было сначала защитить ее дибензильной защитой. Однако, мы обнаружили, что вместо дибензильной образуется монобензильная защита, то есть первичный амин из-за пространственных затруднений позволяет ввести только одну защитную группу. Это также подтверждается тем, что реакция ацилирования в избытке ацетил хлорида идет только по мостовым атомам азота, не затрагивая атом азота в девятом положении. Последующее алкилирование и снятие защиты привели нас к целевому соединению, которое имеет как свободную группу для связывания с биомолекулой, так и защищенные хелатирующие группы. Для удлинения цепи на два атома мы использовали 1,2-присоединение к кето-группе ацетонитрил лития. Обнаруженная нами возможность проводить присоединение алкил-литиевых соединений поможет в будущем прикреплять биспидин к любым векторам для селективного транспорта в организме. Стратегия синтеза биспидин-тетраонов. На схеме ниже приведены синтетические пути к целевым/модельным бис-триазолилбиспидин-тетраонам. Согласно составленному в конце 2017 года плану, были получены биспропаргильные производные 9,9-диалкил-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-2,4,6,8-тетраонов реакцией с пропаргилбромидом в ДМФА. В качестве основания использовали гидрид натрия, реакцию проводили при интенсивном нагревании (при кипячении с обратным холодильником) в инертной атмосфере. Время реакции варьировали от 3 до 6 часов. После очистки продукты реакции перекристаллизовывали и затем вводили в азид-алкиновое [3+2] циклоприсоединение с бензилазидом. Следует отметить, что такие реакции на системе биспидин-тетраонов были исследованы впервые. Реакции проводили в эмульсиях дихлорметан-вода или хлороформ-вода, где вода была добавлена с целью растворения катализатора – меди(I), реакционную смесь интенсивно перемешивали в течение суток при комнатной температуре. Источником меди(I) служил либо иодид меди(I), либо восстановленный аскорбатом натрия медный купорос. В первом случае аскорбат натрия также добавляли для предотвращения возможного окисления меди(I). Реакция также проводилась в инертной атмосфере. Продукт реакции очищался хроматографически на силикагеле в системе CHCl3 : EA 3:1. С целью уточнения структуры полученных соединений один из продуктов вышеупомянутого азид-алкинового циклоприсоединения также был получен альтернативным путем – алкилированием биспидин-тетраона триазолсодержащим алкилбромидом: После сравнения ЯМР спектров полученных соединений было доподлинно выяснено, что получаемые в ходе [3+2] циклоприсоединения триазолы отвечают представленной структуре. В качестве примера можно привести сопоставление спектров 9,9-диметильного производного; наиболее репрезентативной является область слабого поля, в которой мы можем увидеть наличие характерных триазольных протонов (7.41 и 7.43 м.д.), ароматических протонов бензильной группы (7.38-7.18 и 7.37-7.15 м.д.) , а также два разных вида метиленовых мостиков – один в бензильной группе (5.49 и 5.44 м.д.), другой между триазолом и тетраоновым каркасом (5.00 и 4.96 м.д., пропаргильный мостик). Бис-амиды. В 2017 году были получены «пиразольные» бис-амиды на основе биспидина. Восстановление данных бис-амидов алюмогидридом лития приводит к смеси двух продуктов, структура которых подтверждена ЯМР-спектроскопией и масс-спектрометрией. На этот раз нам удалось установить структуру биспидин-содержащего продукта восстановления. Им, на удивление, оказался 2-гетарилзамещенный 1,3-диазадамантан-6-ол: В 2018 году проведено изучение серии несимметрично замещенных биспидинолов. Установлено, что синтез целевых амино-амидов 4 осложняется формированием органогелей при проведении стадии ацилирования. Задача 2. Получение и изучение комплексов меди(II) с новыми лигандами. В 2018 году были продолжены эксперименты по исследованию состава и устойчивости комплексов меди с полидентатными биспидинами, в том числе меди-64. Контроль выхода реакции мечения методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) с последующей авторадиографией (рис. 1а) и измерением на гамма-спектрометре по линиям 511 и 1345 кэВ (соответствуюшие Cu-64). Согласно полученным результатам c(L)=5·10-4 М достаточно для получения меченного соединения с радиохимической чистотой ≥95% (рис. 1б). Рис. 1. Определение радиохимической чистоты (РХЧ) меченного соединения KAA87v в зависимости от концентрации лиганда: а) результаты авторадиографии на пластинах ТСХ; б) рассчитанное значение выхода реакции мечения по результатам гамма-спектрометрии. Исследование устойчивости меченого соединения в пристутствии сывороточных белков. Комплекс с с(L)=0,5 мМ (РХЧ 98%) проверяли на устойчивость в десятикратном избытке эмбриональной телячьей сыворотки. Для этого проводили осаждение протеиновой фракции с помощью этанола, центрифугирования и измерения маточного раствора на гамма-спектрометре. Для идентификации химической формы радионуклида в маточном растворе проводили анализ методом ТСХ. В течение всего времени анализа – 4 часа –не наблюдается более 14±7% перехелатирования катиона сывороточными белками (рис. 2а). При этом в не связанной с белками фракции радионуклид остаётся в форме исходного комплекса, что подтверждается сохранением Rf на ТСХ (рис. 2б). Для сравнения был проведён параллельный аналогичный эксперимент с введением Cu2+ без лиганда в среду сывороточных белков при той же концентрации стабильного катиона и рН. В таком случае происходит практически полное связывание катиона 90-95% сывороточными белками уже с первых минут взаимодействия (рис. 2а). Рис. 2. а) связывание Cu2+ сывороточными белками: в отсутствие лиганда “Cu2+ free” и из комплекса “LCu”; б) авторадиография ТСХ фракции, не связанной с белками. logK(LCu)=21,3. Контроль выхода реакции мечения методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) с последующей авторадиографией и измерением на гамма-спектрометре по линиям 511 и 1345 кэВ (соответствуюшие Cu-64). Согласно полученным результатам c(L)=1·10-4 М достаточно для получения меченного соединения с радиохимической чистотой ≥95% (рис. 3). Рис. 3. Определение радиохимической чистоты (РХЧ) меченного соединения KAA414 в зависимости от концентрации лиганда по результатам гамма-спектрометрии. Исследование устойчивости меченого соединения в пристутствии сывороточных белков. Комплекс с с(L)=0,1 мМ (РХЧ> 98%) проверяли на устойчивость в десятикратном избытке эмбриональной телячьей сыворотки. Для этого проводили осаждение протеиновой фракции с помощью этанола, центрифугирования и измерения маточного раствора на гамма-спектрометре. Для идентификации химической формы радионуклида в маточном растворе проводили анализ методом ТСХ. В течение всего времени анализа – 4 часа –не наблюдается более 18±7% перехелатирования катиона сывороточными белками (рис. 4). При этом в не связанной с белками фракции радионуклид остаётся в форме исходного комплекса, что подтверждается сохранением Rf на ТСХ (рис. 4б). Для сравнения был проведён параллельный аналогичный эксперимент с введением Cu2+ без лиганда в среду сывороточных белков при той же концентрации стабильного катиона и рН. В таком случае происходит практически полное связывание катиона 90-95% сывороточными белками уже с первых минут взаимодействия (рис. 4а). Рис. 4. а) связывание Cu2+ сывороточными белками: в отсутствие лиганда “Cu2+ free” и из комплекса “LCu”; б) авторадиография ТСХ фракции, не связанной с белками. Таким образом, можно заключить, что оба лиганда, несмотря на значительное отличие в константах комплексообразования, образуют достаточно устойчивые комплексы (диссоциации более 20% не наблюдается в течение, по крайней мере, 4 часов) в среде сывороточных белков. Задача 3. Исследование по получению фторзамещенных катехоламинов. Ранее в рамках развития катехоламиновой тематики нами были получены 2 производных 6-аминодофамина – N,O,O’-трис-трет-бутоксикарбонил-6-аминодофамин (трисбок-6-аминодофамин) и N,O,O’-тристриметилацетил-6-аминодофамин (триспивалоил-6-аминодофамин). В целях дальнейшего получения диазониевых солей было решено использовать органические нитриты, в частности трет-бутилнитрит, так как проведение реакции в более традиционных условиях (с нитритом натрия в воде) было нереализуемо из-за низкой водорастворимости наших субстратов. Наработка трет-бутилнитрита проводилась из трет-бутанола в воде при пониженной температуре. 13 г. трет-бутанола и 13.45 г. нитрита натрия растворили в 80 мл. воды и охладили до нуля, и после медленно прикапывали конц. соляную кислоту (16 мл.). После приливания реакционную смесь поперемешивали некоторое время, разбавили водой и отделили желтый органический слой на делительной воронке, затем промыв его содой и водой. После нитрит сушили над хлоридом кальция и взвешивали, получив ~10 г. Анализ ЯМР показал присутствие в полученном веществе трет-бутанола (~1 к 14), однако для дальнейшего синтеза он не мешал, так что нитрит был использован без дальнейшей очистки. Получение арендиазониевых солей происходило при добавлении избытка (более 5 эквивалентов) трет-бутилнитрита к раствору субстрата и пара-толуолсульфокислоты (также избыток, порядка 10 эквивалентов) в метаноле. В ходе реакции происходит изменение окраски раствора и спустя примерно час в раствор полученного арендиазоний тозилата добавляли либо раствор иодида калия (3 эквивалента в небольшом количестве воды), либо раствор азида натрия (2.5 эквивалента в небольшом количестве воды), получая соответственно 6-иодо- или 6-азидо- производные. Полученные вещества были охарактеризованы методом ЯМР, выходы варьировались от 60 до 80 процентов. Полученные 6-азидодофамины были впервые введены в модельную реакцию с фенилазидом. Показано, что при оптимизации условий процесса его можно сделать синтетически оправданным. Задача 4. Разработка подходов к обнаружению и определению фторзамещенных катехоламинов и их нативных аналогов - маркеров когнитивных нарушений в организме человека. Высокочувствительное и селективное определение катехоламинов в различных биологических образцах в целях диагностики нейроэндокринных опухолей и нейродегенеративных деменций остается актуальной проблемой современного химического анализа. Одним из наиболее перспективных, сравнительно новым и интенсивно развивающимся по всему миру, методом является спектроскопия поверхностно-усиленного, или гигантского, комбинационного рассеяния (ГКР). Явление резкого усиления интенсивности сигнала КР (в 104 – 1012 раз) основано на эффекте поверхностного плазмонного резонанса на наноструктурированной поверхности, как правило, благородных металлов. Нами разработано планарное сенсорное устройство, состоящее из наночастиц серебра размером 30 – 50 нм (рис. 5, а), нанесенных на тонкую стеклянную пластинку. Синтез серебряной поверхности осуществлялся пиролизом аэрозоля аммиачного комплекса серебра [Ag(NH3)2]OH (1.25 мМ). Серебро наносили на предварительно нагретую поверхность стеклянной пластинки (290 – 320 °С) в виде капель размером 1 – 5 мкм, которые затем испарялись, образуя «кофейные кольца». Наночастицы серебра образовывали агрегаты размером 185 ± 6 нм. Кроме того, для возможности предконцентрирования целевых аналитов – катехоламинов, поверхность серебра дополнительно модифицировалась оптически прозрачной пленкой полимера – хитозана толщиной 1.7 ± 0.1 мкм. Однако нанесение образца, содержащий дофамин, не приводило к проявлению характеристических сигналов высокой интенсивности на спектрах КР. Этот факт объясняется несовпадением максимумов поглощения катехоламинов (200 – 350 нм) и положения плазмонного резонанса получаемых устойчивых и стабильных наночастиц серебра (для большинства наночастиц серебра – ок. 420 нм). В связи с этим для «проявления» сигналов катехоламинов на сенсорной поверхности предложили использовать комплексы катехоламинов, которые способны интенсивно поглощать в видимой области спектра (450 – 800 нм). Известно, что катехоламины способны образовывать комплексы с ионами меди(II) (рис. 6). Последовательная модификация наночастиц серебра пленкой полимера, затем иммобилизация в нее ионов меди(II) и нанесение на полученную поверхность анализируемого образца, содержащий дофамин, приводило к регистрации спектров ГКР с интенсивными характеристическими полосами: Однако образование на поверхности различных по стехиометрии комплексов и возможность протекания процесса окисления с течением времени в присутствии ионов меди(II) не позволило линеаризовать получаемые сигналы даже в монологарифмических координатах (рис. 7). В связи с этим, мы предложили использовать смешаннолигандные комплексы катехоламинов с ионами меди(II) и дополнительным, «фиксирующим», лигандом, способным стабилизировать катехоламин, предотвращая окисление аналита на поверхности. Наиболее подходящими лигандами для этого выбраны соединения триазола: с катионными и анионными гидрофильными и гидрофобными группами (рис. 8). Образование комплекса 1а с ионами меди на поверхности происходило, что в дальнейшем для определения катехоламинов в соответствующих тройных комплексах послужит мешающим фоновым сигналом (рис. 9). Наиболее вероятно, этот факт связан с дополнительным взаимодействием –COOH групп 1а с –NH2 группами хитозана, нанесенным на наночастицы серебра.Образование комплекса 1б с ионами меди также было зафиксировано на ГКР-сенсорной поверхности (рис. 10). Связано это с собственными интенсивными характеристическими колебаниями фенильных групп 1б.При подборе концентрации индикаторной системы, представляющей собой ионы меди(II) и триазоловый лиганд, оптимальными оказались 1 мМ для 1б и 8 мМ для 1в (рис. 12) по большинству характеристических линий в спектрах ГКР (рис. 13).Показали, что проявившиеся на спектрах ГКР сигналы соответствуют комплексам состава дофамин:Cu(II):триазол (рис. 13).Важной особенностью полученных результатов измерений явилось то, что интенсивности характеристических сигналов линейно зависели от концентрации наносимого на сенсорное устройство дофамина (рис. 14 и 15). Задача 5. Обобщение результатов, подготовка запланированных статей и итогового отчета.Сделаны доклады на 9 конференциях, подготовлены в печати (1) и опубликованы (2) часть результатов 2018 года, сделан обобщающий отчет за 2016-2018 гг.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".